Las conchas microscópicas fosilizadas están ayudando a los geólogos a reconstruir el clima de la Tierra durante el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno PETM, un período de calentamiento global abrupto y acidificación de los océanos que ocurrió hace 56 millones de años. Las pistas de estas conchas antiguas pueden ayudar a los científicos a predecir mejor el calentamiento futuroy la acidificación de los océanos impulsada por las emisiones de dióxido de carbono causadas por el hombre.
Dirigidos por la Universidad Northwestern, los investigadores analizaron conchas de foraminíferos, un organismo unicelular que habita en el océano con una capa externa hecha de carbonato de calcio. Después de analizar la composición de isótopos de calcio de los fósiles, los investigadores concluyeron que la actividad volcánica masiva inyectó grandes cantidades dedióxido de carbono en el sistema terrestre, causando el calentamiento global y la acidificación de los océanos.
También encontraron que el calentamiento global y la acidificación de los océanos no solo afectaron pasivamente a los foraminíferos. Los organismos también respondieron activamente reduciendo las tasas de calcificación al construir sus conchas. A medida que la calcificación disminuyó, los foraminíferos consumieron menos alcalinidad del agua de mar, lo que ayudó a amortiguar el aumento de la acidez del océano..
"La formación y disolución del carbonato de calcio ayuda a regular la acidez y alcalinidad del agua de mar", dijo Andrew Jacobson, autor principal del estudio de Northwestern. "Nuestros datos de isótopos de calcio indican que la calcificación de foraminíferos reducida funcionó para amortiguar la acidificación del océano antes y a través deel PETM. "
"Este es un concepto bastante nuevo en el campo", agregó Gabriella Kitch, la primera autora del estudio. "Anteriormente, la gente pensaba que solo la disolución de carbonatos en el fondo marino podría aumentar la alcalinidad del océano y amortiguar los efectos del océano.acidificación. Pero estamos agregando a los estudios existentes que muestran que la disminución de la producción de carbonato tiene el mismo efecto amortiguador ".
La investigación se publicó en línea la semana pasada 4 de marzo en la revista Geología . Este es el primer estudio que examina la composición de isótopos de calcio de los foraminíferos para reconstruir las condiciones antes y a través del PETM y el tercer estudio reciente del Noroeste para encontrar que la acidificación del océano, debido a las emisiones de dióxido de carbono volcánico, precedió a las principales catástrofes ambientales prehistóricas., como extinciones masivas, eventos anóxicos oceánicos y períodos de intenso calentamiento global.
Jacobson es profesor de ciencias de la Tierra y planetarias en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. Kitch es candidato a doctorado y miembro de investigación graduado de la Fundación Nacional de Ciencias en el laboratorio de Jacobson. Los profesores de ciencias de la Tierra de Northwestern Bradley Sageman y Matthew Hurtgen, comoasí como colaboradores de la Universidad de California-Santa Cruz UCSC y la Universidad de Kansas, fue coautor del artículo con Jacobson y Kitch.
Clasificación de conchas microscópicas
Para estudiar las condiciones oceánicas durante el PETM, los investigadores examinaron la composición de isótopos de calcio de fósiles de foraminíferos recolectados en dos sitios, uno en el sureste del Océano Atlántico y otro en el Océano Pacífico, por el Programa de Perforación Oceánica.
Debido a que cada caparazón fosilizado tiene aproximadamente el tamaño de un solo grano de arena, los investigadores de UCSC recolectaron físicamente las pequeñas muestras identificándolas primero bajo un microscopio. Después de clasificar las conchas de los sedimentos a granel, el equipo de Northwestern disolvió las muestras y analizó su calciocomposición de isótopos utilizando un espectrómetro de masas de ionización térmica.
"El trabajo es muy desafiante", dijo Jacobson. "Para manipular estos pequeños materiales, tienes que recogerlos, uno por uno, con la punta de un pincel húmedo bajo un microscopio".
Estrés antes de PETM
Cuando las conchas se formaron hace más de 56 millones de años, respondieron a las condiciones oceánicas. Al examinar estas conchas, el equipo de Northwestern descubrió que las proporciones de isótopos de calcio aumentaron antes del inicio del PETM.
"Estamos observando un grupo de organismos que construyeron sus caparazones en una parte del océano, registrando la química del agua de mar que los rodea", dijo Kitch. "Creemos que los datos de isótopos de calcio revelan un estrés potencial antes del conocido límite. "
Otros archivos indican que el sistema atmósfera-océano experimentó una liberación masiva de dióxido de carbono inmediatamente antes del PETM. Cuando el dióxido de carbono atmosférico se disuelve en el agua de mar, forma un ácido débil que puede inhibir la formación de carbonato de calcio. Aunque aún no se ha determinado, científicos de la Tierracreen que la liberación de carbono probablemente provino de la actividad volcánica o efectos en cascada, como una liberación de hidratos de metano del fondo marino como resultado del calentamiento del océano.
"Mi sospecha es que son ambos factores o algún tipo de combinación", dijo Sageman. "La mayoría de los grandes eventos en la historia de la Tierra representan una confluencia de muchos actores que se unen al mismo tiempo".
emerge un patrón consistente
Este es el tercer estudio dirigido por Jacobson que descubre que la acidificación del océano precede a las principales catástrofes ambientales que se correlacionan con grandes erupciones en las provincias ígneas. El mes pasado, el equipo de Jacobson publicó resultados que encontraron que la actividad volcánica desencadenó una crisis de biocalcificación antes de un evento anóxico oceánico que ocurrióHace 120 millones de años. Hace poco más de un año, el equipo de Jacobson publicó otro estudio que encontró que la acidificación del océano precedió al impacto del asteroide que condujo al evento de extinción masiva del Cretácico-Paleógeno hace 66 millones de años, que incluyó la desaparición de los dinosaurios.
En los tres estudios, el equipo de Jacobson utilizó herramientas sofisticadas en su laboratorio para analizar la composición del isótopo de calcio de los fósiles y sedimentos de carbonato de calcio. Jacobson dijo que está surgiendo un patrón claro. Las afluencias de dióxido de carbono provocaron el calentamiento global y la acidificación de los océanos y, en última instancia,, a cambios ambientales masivos.
"En todos nuestros estudios, vemos consistentemente un aumento en las proporciones de isótopos de calcio antes del inicio de eventos importantes o horizontes de extinción", dijo Jacobson. "Esto parece apuntar a impulsores similares y respuestas comunes".
"Quizás el sistema de isótopos de calcio tiene sensibilidad a las primeras fases de estos eventos", agregó Sageman.
Predictor de estrés oceánico futuro
Muchos investigadores estudian el PETM porque proporciona el mejor análogo del calentamiento global causado por los humanos en la actualidad. El influjo de carbono durante el PETM es similar a la cantidad de carbono liberado durante los últimos dos siglos. Sin embargo, las escalas de tiempo difierensignificativamente. Las temperaturas durante el PETM aumentaron de 5 a 8 grados Celsius durante 170.000 años. Con el cambio climático causado por el hombre, se prevé que ocurra el mismo nivel de calentamiento en menos de 200 años, si las emisiones de dióxido de carbono no disminuyen.
De manera alarmante, el estrés terrestre y oceánico, incluida una disminución importante en la calcificación de los foraminíferos, acompañó al PETM.
"El PETM es un modelo de lo que sucede durante las grandes perturbaciones del ciclo del carbono", dijo Jacobson. "Muchas predicciones para el clima futuro de la Tierra se basan en comprender lo que sucedió durante el PETM".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Northwestern . Original escrito por Amanda Morris. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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