A la recerca de petjades de l'evolució climàtica de la Terra
Per a fer prediccions contundents davant el canvi climàtic que s'està produint en la Terra és imprescindible conèixer l'evolució del clima al llarg de la història. El registre geològic que conformen les roques permet analitzar com ha canviat el clima en milions d'anys. En el nostre entorn existeixen seqüències geològiques que han contribuït de manera significativa al coneixement d'uns certs fenòmens climàtics a nivell mundial.
La lluita contra el canvi climàtic que s'està produint és un dels grans reptes als quals s'enfronta la societat actual. Els científics han construït diversos models climàtics per a predir l'evolució de les condicions climàtiques a conseqüència de l'escalfament de la Terra. El futur anunciat no sembla bo. Si les taxes d'emissió de gasos d'efecte d'hivernacle no disminueixen significativament, s'espera que en les pròximes dècades la temperatura mitjana mundial s'elevi entre 1,5-2 °C. En aquest sentit, els experts preveuen conseqüències perjudicials com l'augment de la desertització, la intensificació de les estacions plujoses, la pujada del nivell de la mar o la desaparició d'alguns éssers vius. Les notícies a nivell mundial han tret a la llum que algunes d'aquestes conclusions estan avui dia en camí. Però, com predir l'impacte d'aquest escalfament en la dinàmica del clima terrestre? Per a construir l'escenari climàtic del futur, és imprescindible submergir-nos en la història climàtica del nostre planeta per a analitzar la influència que van tenir els episodis climàtics extrems que s'han produït amb anterioritat.
Malgrat els registres instrumentals d'alguns paràmetres climàtics que arriben al segle XIX, els milers de milions d'anys de la Terra es queden en res. Llavors, com podem tornar en el temps per a saber com era el clima de la Terra? En això es basa la paleoclimatologia. Els paleoclimatólogos estudien la naturalesa del clima molt antic i el seu origen i les seves conseqüències, analitzant diversos arxius naturals (sondejos de gel, sediments de llacs i mars, i roques sedimentàries, entre altres). Les característiques físiques, químiques i biològiques que mostren aquests registres contribueixen a aclarir les condicions climàtiques de diferents èpoques. No existeix un registre que abasti l'evolució paleoclimàtica de tota la història geològica. La integració de senyals paleoclimàtics de diferents orígens ha permès aprofundir en la història climàtica de la Terra. Cada arxiu té les seves pròpies característiques, i depenent de l'edat i resolección amb la qual es vol investigar, se seleccionen uns materials o altres. Per exemple, els sondejos de gel ofereixen registres molt fiables i precisos, però només permeten examinar-los durant uns pocs milions d'anys.
Nombrosos estudis paleoclimàtics relacionats amb el canvi climàtic actual s'han centrat en els últims 2,59 milions d'anys de la història de la Terra, és a dir, en el període Cuarterario. En aquesta època es van succeir, entre altres coses, les glaciacions que són conegudes per a tots. No obstant això, segons les prediccions dels models climàtics, el ràpid escalfament actual i futur no té parangó en el passat més recent. La previsió és que, si es mantenen les emissions de gasos actuals, l'any 2150 es produeix un clima similar al del període Eocè, fa 56 milions d'anys. Durant el període eocè, la temperatura mitjana en la superfície de la Terra va registrar un màxim, uns 13 °C més calent que l'actual. La concentració i la temperatura dels gasos d'efecte d'hivernacle eren tan altes que el gel dels pols va desaparèixer. Aquestes estacions calentes del planeta Terra, associades a altes concentracions de gasos d'efecte d'hivernacle, es denominen greenhouse (hivernacle en anglès). L'Eocè ha estat l'últim període de greenhouse de la història de la Terra, però també en èpoques més antigues, com la meitat del Cretàcic (fa 95 milions d'anys), les condicions van ser similars. En aquestes càlides èpoques, a més de la calor en el clima general, es van registrar ocasionalment fenòmens climàtics associats als ràpids i violents augments de la temperatura, que poden ser anàlegs a l'actual canvi climàtic. A tall d'exemple, el màxim tèrmic que va donar inici al període Eocè (PETM: Paleocene-Eocene Thermal Maximum o successos oceànics anòxics de mig Cretaci (OAE: Oceanic Anoxic Event).
Segons el vist, són especialment interessants les successions paleoclimàtiques que tenen més de desenes de milions d'anys. Els registres paleoclimàtics d'aquestes edats han estat sovint analitzats en seqüències sedimentàries. Els sediments són partícules sòlides que es formen, transporten i acumulen a conseqüència dels processos i fenòmens que afecten l'atmosfera, la hidrosfera i la biosfera. En moltes ocasions, s'acumulen en masses d'aigua en calma, que incorporen restes mineralizados d'organismes que habiten en elles (peles, fragments d'esquelet…). La composició física (grandària de gra, estructures sedimentàries…), química (isòtops estables, contingut en mineral, composició química…) i fosil són reflex de les condicions climàtiques de l'entorn. Trobar sediments de desenes de milions d'anys no és fàcil. A més, per a preservar el senyal climàtic, els registres han de mostrar una sedimentació contínua i constant, sense que això afecti una forta activitat tectònica que pugui distorsionar-la.
En el bon camí, les condicions indicades es poden trobar en masses d'aigua tranquil·les, és a dir, en llacs i en mar oberta. És de suposar que els sediments marins que s'acumulen a centenars o milers de metres de profunditat a penes poden dir res sobre les condicions climàtiques de la superfície terrestre. No obstant això, part dels sediments acumulats en la mar profunda tenen el seu origen en el continent, ja siguin arrossegats pel vent o per corrents d'aigua. Una altra part, moltes vegades la principal, tindrà un origen marí. La fracció més important d'origen marí està formada per peles i esquelets mineralizados microscòpics dels organismes que habiten en ella. Aquests éssers vius també depenen de les condicions fisicoquímiques de la superfície de l'oceà que produeix el clima, per la qual cosa a vegades són capaços de registrar els canvis en el clima. En diversos sondejos de sediments realitzats en el golf de Bizkaia, per exemple, l'estudi de les característiques físiques i químiques dels organismes microscòpics i sediments que habiten en la mar ha permès observar l'evolució climàtica dels últims 140 mil anys.
Encara que els sediments del golf de Bizkaia no han permès estudiar edats molt antigues, l'estudi dels sediments submarins ha permès reconstruir el senyal paleoclimàtic de 100 milions d'anys. Per a aconseguir registres més llargs i antics, s'ha hagut d'allunyar diversos centenars de quilòmetres de la costa i submergir-se sota una columna d'aigua de diversos metres. Es requereix un suport tecnològic molt avançat per a la realització de sondejos de diversos metres en aquestes condicions. Com és d'imaginar, aquesta infraestructura no està a l'abast de tots els investigadors. Per tant, si no podem analitzar un d'aquests sondejos oceànics, no hi ha possibilitat d'investigar l'antic paleoclima? Doncs, afortunadament sí!
Existeix un altre tipus de registre més accessible i que permet analitzar edats més primerenques: les roques sedimentàries. Les roques sedimentàries són sediments endurits i compactats fins a convertir-los en roca. Els sediments es transformen en roca a causa dels moviments de fluids entre grans quan els sediments queden enterrats i a la pressió exercida per sediments més joves que s'acumulen sobre ells. Gràcies a l'aixecament tectònic, les roques molt antigues i molt profundes es troben avui dia en la superfície terrestre. Aquestes roques permeten l'estudi de registres de més de 100 milions d'anys d'antiguitat, entre ells l'arxiu paleoclimàtic. A més, les roques conserven la deriva continental, l'activitat tectònica, els fenòmens extraterrestres, la destrucció i aparició d'éssers vius i les respostes de molts altres aspectes geològics. Desafortunadament, com més antigues siguin les roques, més influencien els processos posteriors al dipòsit, que poden transformar el senyal climàtic original de la roca. Per tant, les successions de roques han de ser estudiades en profunditat, seleccionant acuradament les mostres i els paràmetres que s'estudiaran.
A la nostra comarca, des dels cims fins als penya-segats, predominen les roques sedimentàries. Aquestes roques estan formades per materials acumulats en la depressió sedimentària denominada Conca Cantàbrica Basca. En la conca es va acumular un registre sedimentari d'entre 250 i 35 milions d'anys aproximadament. Aquestes roques sedimentàries afloren avui a causa dels esforços tectònics que van originar l'aixecament dels Pirineus. Per tant, per a estudiar els afloraments formats pels antics sediments, només gastarem una mica de gasolina i botes de muntanya.
En la conca cantàbrica s'han trobat nombroses seqüències geològiques excel·lents per a la realització d'estudis paleoclimàtics, claus per al coneixement d'alguns fenòmens climàtics que van afectar nivell mundial. En algunes dels afloraments de la nostra costa es poden trobar seqüències de roques acumulades a gran profunditat submarina en les èpoques de greenhouse esmentades més amunt. Exemple d'això són les sèries rocoses que afloren en Deba-Zumaia o en Uribe Kosta, caracteritzades per l'existència de taules i milers de capes contínues de costat. Aquestes capes s'assemblen a les pàgines del llibre que guarda la història paleoclimàtica de la Terra i permeten conèixer l'evolució del clima antic a través de la lectura de diferents paràmetres físics, químics i biològics conservats en aquestes. Zumaia compta amb un registre únic del PETM submarí de referència mundial, que ha atret a investigadors de diferents països. En Bizkaia, en els penya-segats que van des de Sopela fins a Punta Galea, a més d'aflorar els registres parcials del PETM, s'han identificat els registres d'altres fenòmens climàtics més febles ocorreguts a nivell mundial en l'Eocè, rellevants per a conèixer bé la variabilitat del clima terrestre. A més, s'han trobat alguns registres únics de l'OAE en el centre del Cretàcic en plataformes continentals de mitja profunditat de la Conca Cantàbrica, que en l'actualitat es troben en els afloraments occidentals d'Aralar, Pagasarri o Cantàbria.
Bibliografia
Burke, K. D., Williams, J. W M. A., Chandler Haywood, A. M., Lunt, D. J. i Otto-Bliesner, B. L. 2018. “Pliocene and Eocene provide best analogs for near-future és”. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(52), 13288-13293.
Martínez‐Braceras, N., Payros, A., Arostegi, J., i Dinarès‐Turell, J. 2021. “Physical and geochemical rècord of an early Eocene carbon cycle perturbation on a turbiditic continental margin”. Sedimentology, 68(2), 881-904.
Millán, M. I. Weissert, H. J., Fernández Mendiola, P. A., i García-Mondéjar, J. 2009. “Impact of Early Aptian carbon cycle perturbations on evolution of a marini shelf system in the Basque-Cantabrian Basin (Aralar, N Spain)”. Earth and Planetary Science Letters, 287(3-4), 392-401.
Pujalte, V., etc Baceta, J. I i Schmitz, B. 2015. “A massive input of coconde-grained siliciclastics in the Pyren Basin during the PETM: the missing ingredient in a coeval abrupt change in hydrological regemega”. Climate of the Past,11(12), 1653-1672.
Rodriguez-Lázaro, J., Pascual, A., Cacho, I., Varela, Z. i Pena, L. D. 2017. “Deep-sigui benthic response to rapid climatic oscillations of the last glacial cycle in the ES Bay of Biscay”. Journal of Sigui Research, 130, 49-72.
Ruddiman, W. F. 2008. Earth`s climate. Past and future. El doctor W. H. Freeman and Company, Nova York.
Tierney, J. E., Poulsen, C. J., Montañez, I. P., Bhattacharya, T., Feng, R., Ford, H. L., ... i Zhang, I. El doctor G. 2020. “Past climates informatour future”. Science, 370(6517), eaay3701.
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian
Teknopolis
