En busca de huellas de la evolución climática de la Tierra
Para hacer predicciones contundentes ante el cambio climático que se está produciendo en la Tierra es imprescindible conocer la evolución del clima a lo largo de la historia. El registro geológico que conforman las rocas permite analizar cómo ha cambiado el clima en millones de años. En nuestro entorno existen secuencias geológicas que han contribuido de manera significativa al conocimiento de ciertos fenómenos climáticos a nivel mundial.
La lucha contra el cambio climático que se está produciendo es uno de los grandes retos a los que se enfrenta la sociedad actual. Los científicos han construido diversos modelos climáticos para predecir la evolución de las condiciones climáticas como consecuencia del calentamiento de la Tierra. El futuro anunciado no parece bueno. Si las tasas de emisión de gases de efecto invernadero no disminuyen significativamente, se espera que en las próximas décadas la temperatura media mundial se eleve entre 1,5-2 ºC. En este sentido, los expertos prevén consecuencias perjudiciales como el aumento de la desertización, la intensificación de las estaciones lluviosas, la subida del nivel del mar o la desaparición de algunos seres vivos. Las noticias a nivel mundial han sacado a la luz que algunas de estas conclusiones están a día de hoy en camino. Pero, ¿cómo predecir el impacto de este calentamiento en la dinámica del clima terrestre? Para construir el escenario climático del futuro, es imprescindible sumergirnos en la historia climática de nuestro planeta para analizar la influencia que tuvieron los episodios climáticos extremos que se han producido con anterioridad.
A pesar de los registros instrumentales de algunos parámetros climáticos que llegan al siglo XIX, los miles de millones de años de la Tierra se quedan en nada. Entonces, ¿cómo podemos regresar en el tiempo para saber cómo era el clima de la Tierra? En eso se basa la paleoclimatología. Los paleoclimatólogos estudian la naturaleza del clima muy antiguo y su origen y sus consecuencias, analizando diversos archivos naturales (sondeos de hielo, sedimentos de lagos y mares, y rocas sedimentarias, entre otros). Las características físicas, químicas y biológicas que muestran estos registros contribuyen a clarificar las condiciones climáticas de diferentes épocas. No existe un registro que abarque la evolución paleoclimática de toda la historia geológica. La integración de señales paleoclimáticas de diferentes orígenes ha permitido profundizar en la historia climática de la Tierra. Cada archivo tiene sus propias características, y dependiendo de la edad y resolección con la que se quiere investigar, se seleccionan unos materiales u otros. Por ejemplo, los sondeos de hielo ofrecen registros muy fiables y precisos, pero solo permiten examinarlos durante unos pocos millones de años.
Numerosos estudios paleoclimáticos relacionados con el cambio climático actual se han centrado en los últimos 2,59 millones de años de la historia de la Tierra, es decir, en el período Cuarterario. En esa época se sucedieron, entre otras cosas, las glaciaciones que son conocidas para todos. Sin embargo, según las predicciones de los modelos climáticos, el rápido calentamiento actual y futuro no tiene parangón en el pasado más reciente. La previsión es que, si se mantienen las emisiones de gases actuales, en el año 2150 se produce un clima similar al del periodo Eoceno, hace 56 millones de años. Durante el periodo eoceno, la temperatura media en la superficie de la Tierra registró un máximo, unos 13 ºC más caliente que la actual. La concentración y la temperatura de los gases de efecto invernadero eran tan altas que el hielo de los polos desapareció. Estas estaciones calientes del planeta Tierra, asociadas a altas concentraciones de gases de efecto invernadero, se denominan greenhouse (invernadero en inglés). El Eoceno ha sido el último período de greenhouse de la historia de la Tierra, pero también en épocas más antiguas, como la mitad del Cretácico (hace 95 millones de años), las condiciones fueron similares. En estas cálidas épocas, además del calor en el clima general, se registraron ocasionalmente fenómenos climáticos asociados a los rápidos y violentos aumentos de la temperatura, que pueden ser análogos al actual cambio climático. A modo de ejemplo, el máximo térmico que dio inicio al período Eoceno (PETM: Paleocene-Eocene Thermal Maximum o sucesos oceánicos anóxicos de medio Cretáceo (OAE: Oceanic Anoxic Event).
Según lo visto, son especialmente interesantes las sucesiones paleoclimáticas que tienen más de decenas de millones de años. Los registros paleoclimáticos de estas edades han sido frecuentemente analizados en secuencias sedimentarias. Los sedimentos son partículas sólidas que se forman, transportan y acumulan como consecuencia de los procesos y fenómenos que afectan a la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. En muchas ocasiones, se acumulan en masas de agua en calma, que incorporan restos mineralizados de organismos que habitan en ellas (cáscaras, fragmentos de esqueleto…). La composición física (tamaño de grano, estructuras sedimentarias…), química (isótopos estables, contenido en mineral, composición química…) y fosil son reflejo de las condiciones climáticas del entorno. Encontrar sedimentos de decenas de millones de años no es fácil. Además, para preservar la señal climática, los registros deben mostrar una sedimentación continua y constante, sin que ello afecte a una fuerte actividad tectónica que pueda distorsionarla.
En el buen camino, las condiciones indicadas se pueden encontrar en masas de agua tranquilas, es decir, en lagos y en mar abierto. Es de suponer que los sedimentos marinos que se acumulan a cientos o miles de metros de profundidad apenas pueden decir nada sobre las condiciones climáticas de la superficie terrestre. Sin embargo, parte de los sedimentos acumulados en el mar profundo tienen su origen en el continente, ya sean arrastrados por el viento o por corrientes de agua. Otra parte, muchas veces la principal, tendrá un origen marino. La fracción más importante de origen marino está formada por cáscaras y esqueletos mineralizados microscópicos de los organismos que habitan en ella. Estos seres vivos también dependen de las condiciones físico-químicas de la superficie del océano que produce el clima, por lo que a veces son capaces de registrar los cambios en el clima. En varios sondeos de sedimentos realizados en el golfo de Bizkaia, por ejemplo, el estudio de las características físicas y químicas de los organismos microscópicos y sedimentos que habitan en el mar ha permitido observar la evolución climática de los últimos 140 mil años.
Aunque los sedimentos del golfo de Bizkaia no han permitido estudiar edades muy antiguas, el estudio de los sedimentos submarinos ha permitido reconstruir la señal paleoclimática de 100 millones de años. Para conseguir registros más largos y antiguos, se ha tenido que alejar varios cientos de kilómetros de la costa y sumergirse bajo una columna de agua de varios metros. Se requiere un soporte tecnológico muy avanzado para la realización de sondeos de varios metros en estas condiciones. Como es de imaginar, esta infraestructura no está al alcance de todos los investigadores. Por lo tanto, si no podemos analizar uno de estos sondeos oceánicos, ¿no hay posibilidad de investigar el antiguo paleoclima? ¡Pues, afortunadamente sí!
Existe otro tipo de registro más accesible y que permite analizar edades más tempranas: las rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias son sedimentos endurecidos y compactados hasta convertirlos en roca. Los sedimentos se transforman en roca debido a los movimientos de fluidos entre granos cuando los sedimentos quedan enterrados y a la presión ejercida por sedimentos más jóvenes que se acumulan sobre ellos. Gracias al levantamiento tectónico, las rocas muy antiguas y muy profundas se encuentran hoy en día en la superficie terrestre. Estas rocas permiten el estudio de registros de más de 100 millones de años de antigüedad, entre ellos el archivo paleoclimático. Además, las rocas conservan la deriva continental, la actividad tectónica, los fenómenos extraterrestres, la destrucción y aparición de seres vivos y las respuestas de otros muchos aspectos geológicos. Desafortunadamente, cuanto más antiguas sean las rocas, más influencian los procesos posteriores al depósito, que pueden transformar la señal climática original de la roca. Por lo tanto, las sucesiones de rocas deben ser estudiadas en profundidad, seleccionando cuidadosamente las muestras y los parámetros que se estudiarán.
En nuestra comarca, desde las cumbres hasta los acantilados, predominan las rocas sedimentarias. Estas rocas están formadas por materiales acumulados en la depresión sedimentaria denominada Cuenca Cantábrica Vasca. En la cuenca se acumuló un registro sedimentario de entre 250 y 35 millones de años aproximadamente. Estas rocas sedimentarias afloran hoy debido a los esfuerzos tectónicos que originaron el levantamiento de los Pirineos. Por lo tanto, para estudiar los afloramientos formados por los antiguos sedimentos, solo gastaremos un poco de gasolina y botas de monte.
En la cuenca cantábrica se han encontrado numerosas secuencias geológicas excelentes para la realización de estudios paleoclimáticos, claves para el conocimiento de algunos fenómenos climáticos que afectaron a nivel mundial. En algunas de las afloraciones de nuestra costa se pueden encontrar secuencias de rocas acumuladas a gran profundidad submarina en las épocas de greenhouse mencionadas más arriba. Ejemplo de ello son las series rocosas que afloran en Deba-Zumaia o en Uribe Kosta, caracterizadas por la existencia de tablas y miles de capas continuas de lado. Estas capas se asemejan a las páginas del libro que guarda la historia paleoclimática de la Tierra y permiten conocer la evolución del clima antiguo a través de la lectura de diferentes parámetros físicos, químicos y biológicos conservados en las mismas. Zumaia cuenta con un registro único del PETM submarino de referencia mundial, que ha atraído a investigadores de diferentes países. En Bizkaia, en los acantilados que van desde Sopela hasta Punta Galea, además de aflorar los registros parciales del PETM, se han identificado los registros de otros fenómenos climáticos más débiles ocurridos a nivel mundial en el Eoceno, relevantes para conocer bien la variabilidad del clima terrestre. Además, se han encontrado algunos registros únicos de la OAE en el centro del Cretácico en plataformas continentales de media profundidad de la Cuenca Cantábrica, que en la actualidad se encuentran en los afloramientos occidentales de Aralar, Pagasarri o Cantabria.
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