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La historia del planeta
La historia de nuestro planeta comenzo hace unos 4500 millones de años cuando diversos cuerpos estelares se fueron juntando hasta que la Tierra alcanzó el tamaño que tiene hoy día. Los rasgos superficiales e internos de la misma fueron cambiando fruto, en una Tierra joven, de los impactos meteoríticos y posteriormente del movimiento de las placas tectónicas que provocaron sucesivas aperturas y cierres de océanos, elevaciones de cordilleras, etc.
El calendario de la Tierra
Estamos acostumbrados a medir el tiempo en días, meses, años; a estudiar acontecimientos que se remontan siglos atrás en la historia de la humanidad. Pero todavía nos cuesta mucho esfuezo cambiar nuestra percepción del tiempo y situar fenómenos datados en millones de años.
Un hito fundamental de la historia del planeta es la aparición de las primeras formas de vida de las que tenemos constancia gracias al descubrimiento de fósiles que datan de unos 3500 millones de años.
Es lógico, por lo tanto, pensar que hasta el presente, el planeta tuvo que sufrir diferentes variaciones del clima, y que estas, como así ocurre, tuvieron que dejar huellas en la naturaleza: en las rocas, en los fósiles, en la vegetación. El estudio de climas del pasado es objeto de la Paleoclimatología.
El estudio del clima pasado
Los científicos actúan como detectives, buscando las pruebas que les permitan desenmascarar los enigmas de las variaciones climáticas que imperaron en épocas remotas. Sus herramientas de trabajo son distintas de las que utilizan los que estudian el clima actual; es necesario recordar que sólo disponemos de datos recogidos por instrumentos meteorológicos diseñados por el hombre desde 1860.
El estudio de climas del pasado emplea diferentes medios que se tienen que adaptar a las necesidades de la escala temporal a la que nos vamos a remontar: son los marcadores paleoclimáticos.
Uno de los primeros indicadores paleoclimáticos que tenemos en mente son los datos históricos que se utilizan para las reconstrucciones climáticas en escalas desde siglos a miles de años, y se basan principalmente en escritos e inscripciones antiguas referidos a periodos de sequías, inundaciones, o importantes heladas. Existen grabados del siglo XVII, que muestran el río Támesis en Londres totalmente helado.
Estas situaciones eran aprovechadas para celebrar mercados y ferias sobre la capa helada del río.
La nieve y el hielo en su proceso de acumulación en los casquetes polares y en los glaciares va reteniendo una información valiosa de las condiciones climáticas del planeta dentro del último millón de años. Sobre las muestras de hielo en las que están recogidos estos valiosos elementos que nos van a informar, hay que aplicar métodos que actuarán como "relojes" para determinar la edad del bloque de hielo y conocer así en que momento quedaron atrapados esos componentes.
Datando las muestras
El primer paso es datar los testigos de hielo mediante el uso de isótopos radioactivos, como el 14C. Este es el método radiocronológico más conocido y que se basa en la idea de que la proporción entre carbono normal (12C) y el carbono radiactivo (14C) se mantiene constante en la composición de los seres vivos debido a que las plantas lo recogen de la atmósfera en la proporción en la que se encuentra.
Esta proporción atmosférica se debe a que la forma radiactiva se forma en las capas altas de la atmósfera a partir de la incidencia de los rayos cósmicos sobre el nitrógeno estable (14N) que lo transforma en carbono radiactivo (14C). Este carbono radiactivo desciende y se mezcla con el estable en una proporción de un billón de isótopos de carbono estable (12C) por cada carbono radiactivo (14C):
Cuando la planta o el animal mueren, dejan de incorporar carbono a la atmósfera por el proceso de la nutrición. Por eso el carbono radiactivo se descompone en carbono normal o estable, disminuyendo esta proporción. De esta manera, la proporción va decayendo progresivamente a lo largo del tiempo, ya que disminuye el numerador (14C) y aumenta el denominador (12C). Para que esta proporción se reduzca a la mitad tienen que transcurrir 5730 años (vida media). Si conocemos la proporción de 14C/12C de un resto fósil, podemos conocer su edad usando el dato de vida media. Para la datación con este método se debe conocer la vida media o el tiempo en que la mitad de una cantidad de isótopo radioactivo se descompone.Por tanto, este tipo de métodos consiste en estudiar las proporciones entre el isótopo radioactivo del que partimos y el isótopo estable resultante.
Los testigos de hielo
Con estos métodos radioactivos se podrá determinar la edad de diferentes muestras de hielo recogidas en distintos niveles. Una vez determinada la edad del testigo de hielo, los científicos que quieren conocer los momentos relevantes en relación con el cambio climático, estudian la relación entre los isótopos de oxígeno de la muestra, por ser un gas que permite reconstruir cambios en el clima a partir de la relación entre sus isótopos. El oxígeno tiene dos isótopos estables el 16O y el 18O; este último, el más pesado, será el que opondrá más resistencia a la evaporación en la superficie del océano.
Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, en los períodos cálidos (interglaciares) el proceso de evaporación del agua empobrecía a los océanos en 18O, acumulándose después de la condensación en el hielo de los glaciares. Por el contrario en las épocas frías (glaciaciones) la evaporación del agua conteniendo 18O era menor, produciendo el efecto inverso: el hielo se empobrecía en este isótopo. Además, el hielo contiene partículas de polvo que pueden ser indicativas de erupciones volcánicas que influyeron en la composición de la atmósfera.
Los troncos fósiles como marcadores
Otro de los marcadores paleoclimáticos son los anillos de los árboles, que nos permiten obtener datos de hasta 10000 años. Además, comparando anillos de troncos fósiles de una misma especie (por ejemplo las sequoyas) datados por métodos radioactivos, en diferentes épocas, podemos formarnos una idea comparativa del clima entre las épocas características de los fósiles.
Esta ciencia denominada "Dendrocronología" estudia las relaciones entre el clima y el crecimiento del árbol que puede verse afectado por el grado de insolación, las precipitaciones o por las temperaturas a las que está sometida en las sucesivas etapas de crecimiento.
Los troncos fósiles de una misma especie que se encuentra en una misma región y que vivieron en épocas diferentes, según las dataciones realizadas con métodos radiactivos como el del 14C, permiten comparar el clima de esas regiones en las épocas en las que vivieron esos árboles. Esto es así porque los anillos de los árboles registran el crecimiento a lo largo de un año al estar un anillo constituido por vasos leñosos que se producen en el crecimiento de la primavera y del verano.
Los sedimentos de los fondos oceánicos
Otras pruebas importantes de cambio climático las obtenemos en los sedimentos depositados en los fondos oceánicos, formados por restos de organismos y material inorgánico, que pueden aportar datos sobre temperaturas, salinidad de las aguas, volumen de nutrientes en el primer caso, y sobre condiciones de humedad o aridez en el caso del material terrígeno. Muchos organismos están habituados a vivir bajo unas condiciones climáticas determinadas; así por ejemplo, si en una muestra de sedimentos del fondo del mar estudiamos la proporción relativa de especies de agua fría frente a las de aguas más cálidas, podemos hacernos una idea del paleoclima de esa región.
Si queremos ampliar nuestros horizontes de exploración de climas pasados y aventurarnos millones de años atrás en la historia del Planeta, no tenemos mejor camino que echar mano de las rocas sedimentarias. El tipo de roca está en gran medida condicionada por el clima en el momento en que se depositaron los sedimentos que posteriormente, tras la litificación dieron lugar a las mismas. Algunos ejemplos de estas rocas son las evaporitas, formadas en climas cálidos y áridos; el carbón, asociado a climas cálidos y húmedos, y las calizas arrecifales, indicadoras de mares poco profundos y cálidos.
Inicios muy calientes
Ahora que tenemos las herramientas, sólo nos falta ponerlas a funcionar para obtener una visión global de los cambios climáticos acontecidos en el planeta. Por otra banda, el conocimiento geológico explica que la evolución climática de la Tierra es compleja, y está directamente relacionada con aspectos muy diversos de las interacciones tierra-océano-atmósfera y también por la posición que ocupamos en el Sistema Solar.
También se pueden extraer conclusiones sobre la evolución del clima en relación a la evolución de la atmósfera y la aparición de la vida. Los científicos aceptan que existió una atmósfera primitiva que desapareció para dar paso a una atmósfera secundaria compuesta principalmente por vapor de agua y CO2
La aparición de los seres vivos moderó la temperatura
El planeta logró retener esta atmósfera gracias al efecto de la gravedad, permitiendo que los gases más ligeros (como el hidrógeno) escapasen, y manteniendo los compuestos de mayor peso. La temperatura de la superficie terrestre en estos primeros momentos se mantendría elevado debido al efecto invernadero provocado por el CO2 y el vapor de agua.
Las condiciones de la atmósfera variaron notablemente cuando aparecen las primeras formas de vida sobre la Tierra. Los primeros organismos, las cianobacterias, son consumidores de CO2 que lo atrapan en unas estructuras sedimentarias denominadas estromatolitos, liberando a la atmósfera O2.
A lo largo de la historia de la Tierra se pueden correlacionar las variaciones del dióxido de carbono con la actividad de los organismos vivos. Los períodos glaciares que se sucedieron entre los 1000 y 570 m.a coinciden con una gran diversidad biológica que favoreció en gran medida la eliminación del CO2 de la atmósfera con el consiguiente descenso de la temperatura terrestre.
Los estromatolitos son construcciones sedimentarias debidas a la acción de microorganismos como las cianobacterias.Los más antiguos se remontan al Precámbrico, hace unos 3500 m.a. Estos microorganismos fueron los primeros en reciclar el CO2, liberando oxígeno hacia la atmósfera. Actualmente los estromatolitos crecen en costas de aguas templadas, como las de la Bahía Shark en Australia.
La Edad de los Dinosaurios fue cálida
Durante la Era Mesozoica (denominada informalmente " la Edad de los Dinosaurios") la Tierra atravesó por un período de clima cálido, lo cual aprovecharon especies de animales y plantas para diversificarse y alcanzar latitudes altas, como "el árbol del pan", típica de los Trópicos y de la que se encontraron restos fósiles en Groenlandia. Los datos aportados por el registro sedimentario del Cretácico, indican una concentración de CO2 del orden de entre dos y doce veces mayor que los niveles actuales.
Los mamíferos se extienden y llega el frío
La Tierra conquistada por los mamíferos, después de la extinción de la mayor parte de los grupos de dinosaurios (recordemos que las aves sobrevivieron a la extinción de finales del Cretácico), comenzó a enfriarse hasta que hace entre 38 y 36 m.a aparecen los primeros glaciares en el Polo Sur que provocarán un descenso de las temperaturas globales con un "efecto dominó",ya que el blanco de la nieve refleja mucha más radiación solar. El resultado fue que los hielos llegaron al Hemisferio Norte, cubriendo la mitad de Norteamérica y Europa durante el último millón de años.
Una base de datos natural: la Antártida
La respuesta de muchas preguntas y el contraste de determinadas hipótesis climatológicas, se encuentran en un libro de páginas congeladas, y la información se recoge codificada en isótopos. Estamos hablando de los sondeos de hielo que se trataron en este apartado.
En el sondeo más profundo de la Antártida se atravesaron cerca de 3 km de hielo recogiendo la historia del clima de los últimos 740.000 años. Por una parte, en las burbujas de aire atrapadas se determina la cantidad de CO2, y por otra, la proporción de isótopos de O2 nos acerca los datos de las temperaturas. El estudio minucioso de estos registros, avalan las teorías científicas de la influencia del CO2 sobre el sistema climático.
El período interglaciar en el que estamos inmersos dura desde hace unos 10000 años, donde las oscilaciones en el clima fueron constantes. En el último milenio tenemos datos de un período cálido conocido como Período Cálido Medieval (entre los años 900 y 1300) y de una etapa de enfriamiento, denominada Pequeña Edad de Hielo (entre 1550 y 1850) donde las temperaturas de la superficie eran de entre 0.6 a 1 ºC más bajas que las actuales.
En el siglo XX las actividades humanas ponen de moda el calentamiento global con razones tan potentes como la quema de combustibles fósiles.
Quizás debamos reflexionar sobre lo que nos dicen los testigos del pasado y concienciarnos de que las actividades nocivas sobre el medio ambiente pueden tener una respuesta no muy amigable por parte del planeta que nos alberga.
