La Tierra ha regulado su temperatura durante cientos de miles de años

La Tierra alberga un mecanismo de "retroalimentación estabilizadora" que actúa durante cientos de miles de años mantener las temperaturas globales dentro de un rango estable y habitable.

   Es la conclusión de un estudio realizado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y publicado en la revista 'Science Advances'.

   El clima de la Tierra ha sufrido grandes cambios, desde el vulcanismo global hasta las edades de hielo que enfrían el planeta y los cambios drásticos en la radiación solar y, sin embargo, la vida, durante los últimos 3.700 millones de años, ha seguido latiendo.

   Un mecanismo probable para conseguirlo es la "meteorización de los silicatos", un proceso geológico por el que la lenta y constante meteorización de las rocas de silicato implica reacciones químicas que acaban por extraer el dióxido de carbono de la atmósfera y llevarlo a los sedimentos oceánicos, atrapando el gas en las rocas.

   Los científicos sospechan desde hace tiempo que la meteorización de los silicatos desempeña un papel importante en la regulación del ciclo del carbono en la Tierra. El mecanismo de meteorización de los silicatos podría constituir una fuerza geológicamente constante para mantener el dióxido de carbono, y las temperaturas globales, bajo control. Pero hasta ahora no había pruebas directas del funcionamiento continuo de esa retroalimentación.

   Las nuevas conclusiones se basan en un estudio de los datos paleoclimáticos que registran los cambios en las temperaturas medias del planeta durante los últimos 66 millones de años. El equipo del MIT aplicó un análisis matemático para ver si los datos revelaban algún patrón característico de los fenómenos estabilizadores que controlan las temperaturas globales en una escala de tiempo geológica.

   Descubrieron que, efectivamente, parece haber un patrón consistente en el que las oscilaciones de temperatura de la Tierra se amortiguan en escalas de tiempo de cientos de miles de años. La duración de este efecto es similar a las escalas de tiempo en las que se prevé que actúe la meteorización de los silicatos.

   Los resultados son los primeros que utilizan datos reales para confirmar la existencia de una retroalimentación estabilizadora, cuyo mecanismo es probablemente la meteorización de los silicatos. Esta retroalimentación estabilizadora explicaría cómo la Tierra ha seguido siendo habitable a través de dramáticos acontecimientos climáticos en el pasado geológico.

   "Por un lado, es bueno porque sabemos que el calentamiento global actual se anulará con el tiempo gracias a esta retroalimentación estabilizadora --explica en un comunicado Constantin Arnscheidt, estudiante de posgrado del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT--, pero, por otro lado, tardará cientos de miles de años en ocurrir, así que no será lo suficientemente rápido como para resolver nuestros problemas actuales".

   Los científicos ya han visto indicios de un efecto estabilizador del clima en el ciclo del carbono de la Tierra: Los análisis químicos de rocas antiguas han demostrado que el flujo de carbono que entra y sale de la superficie de la Tierra se ha mantenido relativamente equilibrado, incluso a pesar de las drásticas oscilaciones de la temperatura global.

   Además, los modelos de meteorización de los silicatos predicen que el proceso debería tener algún efecto estabilizador en el clima global. Y, por último, el hecho de que la Tierra siga siendo habitable apunta a un control geológico inherente a las oscilaciones de temperatura extremas.

   "Tenemos un planeta cuyo clima fue sometido a tantos cambios externos dramáticos. ¿Por qué ha sobrevivido la vida durante todo este tiempo? Un argumento es que se necesita algún tipo de mecanismo estabilizador para mantener las temperaturas adecuadas para la vida --señala Arnscheidt--. Pero nunca se ha demostrado, a partir de los datos, que tal mecanismo haya controlado sistemáticamente el clima de la Tierra".

   Arnscheidt y Daniel Rothman, profesor de geofísica del MIT, trataron de confirmar si una retroalimentación estabilizadora ha estado efectivamente en funcionamiento, examinando los datos de las fluctuaciones de la temperatura global a través de la historia geológica.

   Trabajaron con una serie de registros de temperatura global recopilados por otros científicos, a partir de la composición química de antiguos fósiles y conchas marinas, así como de núcleos de hielo antártico conservados.

   "Todo este estudio sólo es posible porque se han producido grandes avances en la mejora de la resolución de estos registros de temperatura en aguas profundas --señala Arnscheidt--. Ahora tenemos datos que se remontan a 66 millones de años, con puntos de datos separados como mucho por miles de años".

   A los datos, el equipo aplicó la teoría matemática de las ecuaciones diferenciales estocásticas, que suele utilizarse para revelar patrones en conjuntos de datos muy fluctuantes.

   "Nos dimos cuenta de que esta teoría hace predicciones sobre cómo sería la historia de la temperatura de la Tierra si hubiera habido retroalimentación actuando en determinadas escalas de tiempo", explica Arnscheidt.

   Utilizando este enfoque, el equipo analizó la historia de las temperaturas medias globales de los últimos 66 millones de años, considerando todo el periodo en diferentes escalas de tiempo, como decenas de miles de años frente a cientos de miles, para ver si surgía algún patrón de retroalimentación estabilizadora dentro de cada escala de tiempo.

   "Hasta cierto punto, es como si tu coche fuera a toda velocidad por la calle, y cuando pones los frenos, te deslizas durante mucho tiempo antes de detenerte --apunta Rothman--. Hay una escala de tiempo en la que la resistencia a la fricción, o una retroalimentación estabilizadora, entra en acción, cuando el sistema vuelve a un estado estable".

   Sin retroalimentación estabilizadora, las fluctuaciones de la temperatura global deberían crecer con la escala de tiempo. Pero el análisis del equipo reveló un régimen en el que las fluctuaciones no crecían, lo que implica que un mecanismo estabilizador reinaba en el clima antes de que las fluctuaciones fueran demasiado extremas. La escala temporal de este efecto estabilizador -cientos de miles de años- coincide con lo que los científicos predicen para la meteorización de los silicatos.

   Curiosamente, Arnscheidt y Rothman descubrieron que, en escalas de tiempo más largas, los datos no revelaban ninguna retroalimentación estabilizadora. Es decir, no parece haber ningún retroceso recurrente de las temperaturas globales en escalas de tiempo superiores a un millón de años, por lo que se preguntaron qué ha mantenido las temperaturas globales bajo control en estas escalas de tiempo más largas.

   "Existe la idea de que el azar puede haber desempeñado un papel importante a la hora de determinar por qué, después de más de 3.000 millones de años, la vida sigue existiendo", afirma Rothman.

   En otras palabras, como las temperaturas de la Tierra fluctúan durante largos períodos, estas fluctuaciones pueden ser lo suficientemente pequeñas en el sentido geológico, para estar dentro de un rango en el que una retroalimentación estabilizadora, como la meteorización del silicato, podría mantener periódicamente el clima bajo control, y más aún, dentro de una zona habitable.

   "Hay dos bandos: Algunos dicen que el azar es una explicación suficientemente buena, y otros dicen que debe haber una retroalimentación estabilizadora --explica Arnscheidt--. Somos capaces de demostrar, directamente a partir de los datos, que la respuesta está probablemente en algún punto intermedio. En otras palabras, hubo cierta estabilización, pero es probable que la pura suerte también haya desempeñado un papel para mantener la Tierra continuamente habitable".La Tierra alberga un mecanismo de "retroalimentación estabilizadora" que actúa durante cientos de miles de años mantener las temperaturas globales dentro de un rango estable y habitable.

   Es la conclusión de un estudio realizado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y publicado en la revista 'Science Advances'.

   El clima de la Tierra ha sufrido grandes cambios, desde el vulcanismo global hasta las edades de hielo que enfrían el planeta y los cambios drásticos en la radiación solar y, sin embargo, la vida, durante los últimos 3.700 millones de años, ha seguido latiendo.

   Un mecanismo probable para conseguirlo es la "meteorización de los silicatos", un proceso geológico por el que la lenta y constante meteorización de las rocas de silicato implica reacciones químicas que acaban por extraer el dióxido de carbono de la atmósfera y llevarlo a los sedimentos oceánicos, atrapando el gas en las rocas.

   Los científicos sospechan desde hace tiempo que la meteorización de los silicatos desempeña un papel importante en la regulación del ciclo del carbono en la Tierra. El mecanismo de meteorización de los silicatos podría constituir una fuerza geológicamente constante para mantener el dióxido de carbono, y las temperaturas globales, bajo control. Pero hasta ahora no había pruebas directas del funcionamiento continuo de esa retroalimentación.

   Las nuevas conclusiones se basan en un estudio de los datos paleoclimáticos que registran los cambios en las temperaturas medias del planeta durante los últimos 66 millones de años. El equipo del MIT aplicó un análisis matemático para ver si los datos revelaban algún patrón característico de los fenómenos estabilizadores que controlan las temperaturas globales en una escala de tiempo geológica.

   Descubrieron que, efectivamente, parece haber un patrón consistente en el que las oscilaciones de temperatura de la Tierra se amortiguan en escalas de tiempo de cientos de miles de años. La duración de este efecto es similar a las escalas de tiempo en las que se prevé que actúe la meteorización de los silicatos.

   Los resultados son los primeros que utilizan datos reales para confirmar la existencia de una retroalimentación estabilizadora, cuyo mecanismo es probablemente la meteorización de los silicatos. Esta retroalimentación estabilizadora explicaría cómo la Tierra ha seguido siendo habitable a través de dramáticos acontecimientos climáticos en el pasado geológico.

   "Por un lado, es bueno porque sabemos que el calentamiento global actual se anulará con el tiempo gracias a esta retroalimentación estabilizadora --explica en un comunicado Constantin Arnscheidt, estudiante de posgrado del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT--, pero, por otro lado, tardará cientos de miles de años en ocurrir, así que no será lo suficientemente rápido como para resolver nuestros problemas actuales".

   Los científicos ya han visto indicios de un efecto estabilizador del clima en el ciclo del carbono de la Tierra: Los análisis químicos de rocas antiguas han demostrado que el flujo de carbono que entra y sale de la superficie de la Tierra se ha mantenido relativamente equilibrado, incluso a pesar de las drásticas oscilaciones de la temperatura global.

   Además, los modelos de meteorización de los silicatos predicen que el proceso debería tener algún efecto estabilizador en el clima global. Y, por último, el hecho de que la Tierra siga siendo habitable apunta a un control geológico inherente a las oscilaciones de temperatura extremas.

   "Tenemos un planeta cuyo clima fue sometido a tantos cambios externos dramáticos. ¿Por qué ha sobrevivido la vida durante todo este tiempo? Un argumento es que se necesita algún tipo de mecanismo estabilizador para mantener las temperaturas adecuadas para la vida --señala Arnscheidt--. Pero nunca se ha demostrado, a partir de los datos, que tal mecanismo haya controlado sistemáticamente el clima de la Tierra".

   Arnscheidt y Daniel Rothman, profesor de geofísica del MIT, trataron de confirmar si una retroalimentación estabilizadora ha estado efectivamente en funcionamiento, examinando los datos de las fluctuaciones de la temperatura global a través de la historia geológica.

   Trabajaron con una serie de registros de temperatura global recopilados por otros científicos, a partir de la composición química de antiguos fósiles y conchas marinas, así como de núcleos de hielo antártico conservados.

   "Todo este estudio sólo es posible porque se han producido grandes avances en la mejora de la resolución de estos registros de temperatura en aguas profundas --señala Arnscheidt--. Ahora tenemos datos que se remontan a 66 millones de años, con puntos de datos separados como mucho por miles de años".

   A los datos, el equipo aplicó la teoría matemática de las ecuaciones diferenciales estocásticas, que suele utilizarse para revelar patrones en conjuntos de datos muy fluctuantes.

   "Nos dimos cuenta de que esta teoría hace predicciones sobre cómo sería la historia de la temperatura de la Tierra si hubiera habido retroalimentación actuando en determinadas escalas de tiempo", explica Arnscheidt.

   Utilizando este enfoque, el equipo analizó la historia de las temperaturas medias globales de los últimos 66 millones de años, considerando todo el periodo en diferentes escalas de tiempo, como decenas de miles de años frente a cientos de miles, para ver si surgía algún patrón de retroalimentación estabilizadora dentro de cada escala de tiempo.

   "Hasta cierto punto, es como si tu coche fuera a toda velocidad por la calle, y cuando pones los frenos, te deslizas durante mucho tiempo antes de detenerte --apunta Rothman--. Hay una escala de tiempo en la que la resistencia a la fricción, o una retroalimentación estabilizadora, entra en acción, cuando el sistema vuelve a un estado estable".

   Sin retroalimentación estabilizadora, las fluctuaciones de la temperatura global deberían crecer con la escala de tiempo. Pero el análisis del equipo reveló un régimen en el que las fluctuaciones no crecían, lo que implica que un mecanismo estabilizador reinaba en el clima antes de que las fluctuaciones fueran demasiado extremas. La escala temporal de este efecto estabilizador -cientos de miles de años- coincide con lo que los científicos predicen para la meteorización de los silicatos.

   Curiosamente, Arnscheidt y Rothman descubrieron que, en escalas de tiempo más largas, los datos no revelaban ninguna retroalimentación estabilizadora. Es decir, no parece haber ningún retroceso recurrente de las temperaturas globales en escalas de tiempo superiores a un millón de años, por lo que se preguntaron qué ha mantenido las temperaturas globales bajo control en estas escalas de tiempo más largas.

   "Existe la idea de que el azar puede haber desempeñado un papel importante a la hora de determinar por qué, después de más de 3.000 millones de años, la vida sigue existiendo", afirma Rothman.

   En otras palabras, como las temperaturas de la Tierra fluctúan durante largos períodos, estas fluctuaciones pueden ser lo suficientemente pequeñas en el sentido geológico, para estar dentro de un rango en el que una retroalimentación estabilizadora, como la meteorización del silicato, podría mantener periódicamente el clima bajo control, y más aún, dentro de una zona habitable.

   "Hay dos bandos: Algunos dicen que el azar es una explicación suficientemente buena, y otros dicen que debe haber una retroalimentación estabilizadora --explica Arnscheidt--. Somos capaces de demostrar, directamente a partir de los datos, que la respuesta está probablemente en algún punto intermedio. En otras palabras, hubo cierta estabilización, pero es probable que la pura suerte también haya desempeñado un papel para mantener la Tierra continuamente habitable".

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