Capítulo XXI: Snowball Earth
(El Supereón Precámbrico, 3ª parte)
(El Supereón Precámbrico, 3ª parte)
Bienvenido, querido lector. Tanto si ya está al tanto como si es la primera vez que entra aquí, por el mero hecho de estar leyendo estas líneas tiene ganada una plaza a bordo de mi Máquina del Tiempo Imaginaria. Este blog ha estado viajando desde los orígenes del universo rumbo al presente y actualmente se halla en la Tierra de hace 1.800 millones de años. Hasta justo este momento en nuestro planeta se han ido sucediendo toda una serie de acontecimientos extraordinarios: no se sabe muy bien cómo nació la vida y en seguida se dividió en arqueas y bacterias, dos amplios linajes de seres unicelulares, las segundas de las cuales aprendieron a hacer la fotosíntesis y llenaron la atmósfera de oxígeno (antes carente de este gas) ayudando también a formar la capa de ozono pero alterando peligrosamente el clima y el equilibrio biológico en el proceso. Finalmente, en el capítulo anterior vimos como en la fecha antes mencionada aparecía la célula moderna (eucariota), hija de una extraña y quimérica hibridación entre bacterias y arqueas. En el ínterin, los continentes eran arrastrados por las fuerzas de la tectónica de placas, ensamblándose en Columbia, el primer súpercontinente.
Todo esto es lo que ha venido ocurriendo hasta ahora en nuestro planeta. Pero es momento de seguir. Por ello pulsamos los oportunos botones y accionamos las palancas precisas de nuestra Máquina del Tiempo Imaginaria para volver a saltar hacia el futuro. En nuestra pantalla principal tenemos una línea temporal (cortesía de la Wikipedia) para orientarnos. En ella aparecen los tres primeros eones de la historia de la Tierra, que juntos componen el Supereón Precámbrico, estando cada uno de ellos dividido sucesivamente en eras y periodos. Nuestro objetivo ahora es el periodo Criogénico, que aparece señalado en azul y que nos dejará a "solo" unos 650 millones de años aproximadamente antes del presente... ¡Vayamos pues!
| Supereón | Eón Eonotema | Era Eratema | Periodo Sistema | Inicio, en millones de años | |
|---|---|---|---|---|---|
| Precám- brico8 | Protero- zoico | Neo- proterozoico | Ediacárico |  ~635 | |
| Criogénico | 8509 | ||||
| Tónico | 10009 | ||||
| Meso- proterozoico | Esténico. | 12009 | |||
| Ectásico | 14009 | ||||
| Calímico | 16009 | ||||
| Paleo- proterozoico | Estatérico | 18009 | |||
| Orosírico | 20509 | ||||
| Riácico | 23009 | ||||
| Sidérico | 25009 | ||||
| Arcaico | Neoarcaico | 28009 | |||
| Mesoarcaico | 32009 | ||||
| Paleoarcaico | 36009 | ||||
| Eoarcaico | 4000 | ||||
| Hádico 10 11 | ~4600 | ||||
Nada nos ha preparado para lo que nos encontramos al llegar. Ya no divisamos océanos, ni tampoco continentes sobre nuestro planeta. Casi la totalidad de su superficie se halla cubierta por una blanca y luminosa capa de hielo, solo rota aquí y allá en las regiones ecuatoriales por algún claro en el cual un pedazo de azul oceánico lucha por dejarse ver. Lo cierto es que el periodo Criogénico hace muy bien honor a su nombre y la Tierra luce como una gigantesca y resplandeciente bola de nieve (1).
¿Pero cómo se ha llegado a esto? ¿Y que ha sido de la vida? Mejor vayamos por orden para responder a estas preguntas.
Todo este lío empezó a fraguarse hace unos 1.000 millones de años, cuando se formó el segundo gran súpercontinente del que se tienen evidencias: Rodinia.
Esta yerma y deshabitada acumulación de todas las tierras emergidas empezó a fragmentarse unos 200 millones de años después de su nacimiento, del modo que vemos en la imagen.
Esto provocó que grandes masas de agua empezasen a penetrar por las fracturas que pronto cruzaron Rodinia de parte a parte (2), lo cual dio lugar a extensos pero poco profundos mares junto con un aumento continuo de la humedad y por lo tanto de las lluvias, en regiones que hasta entonces habían sufrido de una sequedad extrema por estar muy alejadas de las costas (3). Resulta que la lluvia tiene la capacidad de combinarse con una parte del dióxido de carbono de la atmósfera, el cual a su vez reacciona posteriormente con las rocas sobre las cuales fluyen los torrentes de agua, generándose depósitos rocosos de carbonatos de calcio y magnesio. Estos depósitos actúan como auténticos sumideros de dióxido de carbono, retirándolo de circulación durante mucho tiempo. De hecho este gas solo volverá a ser liberado a la atmósfera tras el paso de muchos millones de años, cuando la corteza en la que se encuentra atrapado se funda en las profundidades de la Tierra y vuelva a emerger por medio de los volcanes.
Así pues tenemos que al comienzo del Criogénico las repentinas lluvias retiran de golpe una cantidad sustancial de dióxido de carbono de la atmósfera (4), disminuyendo el efecto invernadero y por lo tanto haciendo bajar las temperaturas. Pero no solo eso, sino que también dio la casualidad de que Rodinia había ido a juntar a todas las masas terrestres justo en las regiones ecuatoriales, precisamente donde más radiación solar incide sobre nuestro planeta y más nubes y lluvias se generan debido al calor resultante. ¿Y en que afectó esto al clima? Pues no solo aceleró el mecanismo de retirada del dióxido de carbono atmosférico, sino que también contribuyó al enfriamiento de otra manera; las nubes tienen una propiedad denominada "albedo" que consiste en la capacidad de reflejar la radiación solar al espacio sin que esta llegue nunca a alcanzar la superficie, ni por lo tanto a calentarla.
Resumiendo: de repente la Tierra ve disminuida tanto la llega de calor a su superficie como el mecanismo de efecto invernadero encargado de retenerlo.
Amparados por el frío, el hielo y los glaciares avanzaron desde los polos. Tal vez el lector piense que la bajada de las temperaturas haría descender la tasa de nubes y lluvias torrenciales, estabilizando de nuevo el clima. Sin embargo ocurre que el hielo tiene un albedo todavía más potente que las nubes. Es más, estudios climáticos recientes muestran que si las extensiones heladas llegasen a rebasar la barrera de los 30º de latitud norte / sur (más o menos a la altura de Marruecos o Uruguay respectivamente) entonces ya no habría vuelta atrás: el albedo y el subsiguiente enfriamiento se retroalimentarían sin que ya nada pudiera detenerlos. Y esto fue lo que se piensa que ocurrió en el periodo Criogénico. Los glaciares invadieron los continentes, el océano y los mares se helaron y el planeta se convirtió en un enorme congelador. Se ha calculado que la temperatura media cayó hasta los -50º de media, con máximas de -20º en el ecuador y mínimos de -80º en los polos. Un ambiente no muy acogedor, todo sea dicho.
Entonces... ¿cómo sobrevivió la vida? Pues malamente. Por un lado las bacterias y arqueas que no dependían de la energía del Sol continuaron procesando sus minerales como si tal cosa. Sin embargo las algas y otros organismos cuya vida se basa en la fotosíntesis se vieron en un grave apuro, ya que el hielo no solo ocultó los rayos solares, si no que además impidió el intercambio de oxígeno con la atmósfera, con lo cual los mares poco a poco se fueron enrareciendo de este elemento vital. A consecuencia de estas catastróficas condiciones la vida vegetal y los otros organismos dependientes del Sol y del oxígeno se vieron seriamente diezmados. Estudios recientes han observado una drástica bajada de las concentraciones de carbono 12 en los estratos de aquella época. Este isótopo del carbono es usado por las plantas al hacer la fotosíntesis, lo cual indica que en efecto la vida vegetal estuvo apunto de desaparecer (en cambio el carbono 13, producido por los volcanes, se mantuvo constante e incluso en un momento dado aumentó).
Así las cosas, el planeta que contemplamos hace algo menos de hace 650 millones de años está al borde de la catástrofe. Si la temperatura en los polos desciendiera de -80ºC el dióxido de carbono se precipitaría a la superficie en forma de hielo seco, desbaratando por completo el efecto invernadero en la atmósfera y provocando un congelamiento total e irreversible. Pero eso no ocurrió, como demuestra el hecho de que estemos aquí. ¿Qué sacó entonces al planeta de aquella terrible situación? Todo parece apuntar a los volcanes. Los mismos mecanismos tectónicos que habían empezado ha desgajar el súpercontinente de Rodinia provocaron ahora (justo a tiempo) una fuerte oleada de vulcanismo a nivel planetario, que inyectó dioxido de carbono y metano en masa a la atmósfera.
Con el efecto invernadero robustamente fortalecido, las temperaturas subieron de nuevo, fundiendo los hielos y poniendo fin a la era glacial en uno de los cambios climáticos más espectaculares que ha sufrido este planeta. El estruendo de las placas de hielo al quebrarse en fisuras kilométricas y al desplomarse enormes bloques helados al mar, tuvo que ser ensordecedor. Sabemos que este proceso fue rápido y global gracias a la gruesa capa de carbonatos (rica en carbono 13 de origen volcánico) que se ha hallado en los estratos datados en el final del periodo Criogénico a lo largo y ancho del planeta.
La mayoría de los geólogos piensan que esta capa se formó durante la fusión masiva de los hielos, que debió de arrastrar y sepultar en rocas carbonatadas a parte del dióxido de carbono generado por los volcanes, el mismo proceso que espoleó la glaciación, pero que ahora evitó que la actividad volcánica saturara en exceso la atmósfera de este gas. Así mismo numerosas formaciones de hierro bandeado aparecen súbitamente en las rocas de este periodo (5). Ya comentamos como los océanos se habían visto empobrecidos en oxígeno al verse aislados de la atmósfera por culpa del hielo y al prácticamente desaparecer en ellos la actividad fotosintética de los seres vivos. En el ínterin, cierta cantidad de hierro se habría disuelto en el agua al no tener nada que la oxidase, situación que habría cambiado con el deshielo, generándose la acumulación de formaciones de hierro bandeado cuando este hubiera vuelto a oxidarse con el re-oxigenamiento del medio.
Fuese como fuese, la vida sobrevivió al periodo Criogénico y lo hizo preparada regresar con fuerza al escenario y dar un paso de gigante en su evolución. Hablamos de la aparición de los primeros organismos pluricelulares durante el Ediacarico, el siguiente periodo al que viajaremos. Por vez primera diferentes células comenzaron a juntarse y a colaborar como si fueran un solo ser, hasta que realmente llegaron a serlo. Pero para contar como se merece esta historia y que el lector pueda leerla sin que se le tuesten las neuronas, mejor nos esperamos hasta la semana que viene.
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| Recreación de la Tierra vista desde el espacio durante el periodo Criogénico. |
¿Pero cómo se ha llegado a esto? ¿Y que ha sido de la vida? Mejor vayamos por orden para responder a estas preguntas.
Todo este lío empezó a fraguarse hace unos 1.000 millones de años, cuando se formó el segundo gran súpercontinente del que se tienen evidencias: Rodinia.
Esta yerma y deshabitada acumulación de todas las tierras emergidas empezó a fragmentarse unos 200 millones de años después de su nacimiento, del modo que vemos en la imagen.
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| Fragmentación del Supercontinente Rodinia, las franjas amarilla y roja son los denominados rift, aquellos lugares por los cuales un continente se parte y separa debido a la tectónica de placas, y vienen datados en millones de años (Ma, o mega annum). |
Esto provocó que grandes masas de agua empezasen a penetrar por las fracturas que pronto cruzaron Rodinia de parte a parte (2), lo cual dio lugar a extensos pero poco profundos mares junto con un aumento continuo de la humedad y por lo tanto de las lluvias, en regiones que hasta entonces habían sufrido de una sequedad extrema por estar muy alejadas de las costas (3). Resulta que la lluvia tiene la capacidad de combinarse con una parte del dióxido de carbono de la atmósfera, el cual a su vez reacciona posteriormente con las rocas sobre las cuales fluyen los torrentes de agua, generándose depósitos rocosos de carbonatos de calcio y magnesio. Estos depósitos actúan como auténticos sumideros de dióxido de carbono, retirándolo de circulación durante mucho tiempo. De hecho este gas solo volverá a ser liberado a la atmósfera tras el paso de muchos millones de años, cuando la corteza en la que se encuentra atrapado se funda en las profundidades de la Tierra y vuelva a emerger por medio de los volcanes.
Así pues tenemos que al comienzo del Criogénico las repentinas lluvias retiran de golpe una cantidad sustancial de dióxido de carbono de la atmósfera (4), disminuyendo el efecto invernadero y por lo tanto haciendo bajar las temperaturas. Pero no solo eso, sino que también dio la casualidad de que Rodinia había ido a juntar a todas las masas terrestres justo en las regiones ecuatoriales, precisamente donde más radiación solar incide sobre nuestro planeta y más nubes y lluvias se generan debido al calor resultante. ¿Y en que afectó esto al clima? Pues no solo aceleró el mecanismo de retirada del dióxido de carbono atmosférico, sino que también contribuyó al enfriamiento de otra manera; las nubes tienen una propiedad denominada "albedo" que consiste en la capacidad de reflejar la radiación solar al espacio sin que esta llegue nunca a alcanzar la superficie, ni por lo tanto a calentarla.
Resumiendo: de repente la Tierra ve disminuida tanto la llega de calor a su superficie como el mecanismo de efecto invernadero encargado de retenerlo.
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| Dos efectos provocados por las nubes: el reflejo de la radiación solar causado por el albedo de las nubes y el efecto invernadero provocado también por ellas y que retiene el calor en la superficie (de todos es sabido que cuando está nublado el frío es menos intenso). En el periodo Criogénico la bajada en las concentraciones de gases de efecto invernadero hizo que el primer fenómeno primase sobre el segundo. |
Amparados por el frío, el hielo y los glaciares avanzaron desde los polos. Tal vez el lector piense que la bajada de las temperaturas haría descender la tasa de nubes y lluvias torrenciales, estabilizando de nuevo el clima. Sin embargo ocurre que el hielo tiene un albedo todavía más potente que las nubes. Es más, estudios climáticos recientes muestran que si las extensiones heladas llegasen a rebasar la barrera de los 30º de latitud norte / sur (más o menos a la altura de Marruecos o Uruguay respectivamente) entonces ya no habría vuelta atrás: el albedo y el subsiguiente enfriamiento se retroalimentarían sin que ya nada pudiera detenerlos. Y esto fue lo que se piensa que ocurrió en el periodo Criogénico. Los glaciares invadieron los continentes, el océano y los mares se helaron y el planeta se convirtió en un enorme congelador. Se ha calculado que la temperatura media cayó hasta los -50º de media, con máximas de -20º en el ecuador y mínimos de -80º en los polos. Un ambiente no muy acogedor, todo sea dicho.
Entonces... ¿cómo sobrevivió la vida? Pues malamente. Por un lado las bacterias y arqueas que no dependían de la energía del Sol continuaron procesando sus minerales como si tal cosa. Sin embargo las algas y otros organismos cuya vida se basa en la fotosíntesis se vieron en un grave apuro, ya que el hielo no solo ocultó los rayos solares, si no que además impidió el intercambio de oxígeno con la atmósfera, con lo cual los mares poco a poco se fueron enrareciendo de este elemento vital. A consecuencia de estas catastróficas condiciones la vida vegetal y los otros organismos dependientes del Sol y del oxígeno se vieron seriamente diezmados. Estudios recientes han observado una drástica bajada de las concentraciones de carbono 12 en los estratos de aquella época. Este isótopo del carbono es usado por las plantas al hacer la fotosíntesis, lo cual indica que en efecto la vida vegetal estuvo apunto de desaparecer (en cambio el carbono 13, producido por los volcanes, se mantuvo constante e incluso en un momento dado aumentó).
Así las cosas, el planeta que contemplamos hace algo menos de hace 650 millones de años está al borde de la catástrofe. Si la temperatura en los polos desciendiera de -80ºC el dióxido de carbono se precipitaría a la superficie en forma de hielo seco, desbaratando por completo el efecto invernadero en la atmósfera y provocando un congelamiento total e irreversible. Pero eso no ocurrió, como demuestra el hecho de que estemos aquí. ¿Qué sacó entonces al planeta de aquella terrible situación? Todo parece apuntar a los volcanes. Los mismos mecanismos tectónicos que habían empezado ha desgajar el súpercontinente de Rodinia provocaron ahora (justo a tiempo) una fuerte oleada de vulcanismo a nivel planetario, que inyectó dioxido de carbono y metano en masa a la atmósfera.
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| La intensa actividad volcánica pudo poner fin a la terrible glaciación (en la imagen volcán en la península rusa de Kamchatka). |
Con el efecto invernadero robustamente fortalecido, las temperaturas subieron de nuevo, fundiendo los hielos y poniendo fin a la era glacial en uno de los cambios climáticos más espectaculares que ha sufrido este planeta. El estruendo de las placas de hielo al quebrarse en fisuras kilométricas y al desplomarse enormes bloques helados al mar, tuvo que ser ensordecedor. Sabemos que este proceso fue rápido y global gracias a la gruesa capa de carbonatos (rica en carbono 13 de origen volcánico) que se ha hallado en los estratos datados en el final del periodo Criogénico a lo largo y ancho del planeta.
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| Las siglas IRD indican residuos de rocas típicamente apiladas por fenómenos glaciales. CD muestra una capa formada por un tipo de roca carbonatada llamada dolomita, la cual ha sido hallada en muchos otros estratos de este periodo a lo largo y ancho del planeta. La foto fue tomaba en el norte de Namibia. |
La mayoría de los geólogos piensan que esta capa se formó durante la fusión masiva de los hielos, que debió de arrastrar y sepultar en rocas carbonatadas a parte del dióxido de carbono generado por los volcanes, el mismo proceso que espoleó la glaciación, pero que ahora evitó que la actividad volcánica saturara en exceso la atmósfera de este gas. Así mismo numerosas formaciones de hierro bandeado aparecen súbitamente en las rocas de este periodo (5). Ya comentamos como los océanos se habían visto empobrecidos en oxígeno al verse aislados de la atmósfera por culpa del hielo y al prácticamente desaparecer en ellos la actividad fotosintética de los seres vivos. En el ínterin, cierta cantidad de hierro se habría disuelto en el agua al no tener nada que la oxidase, situación que habría cambiado con el deshielo, generándose la acumulación de formaciones de hierro bandeado cuando este hubiera vuelto a oxidarse con el re-oxigenamiento del medio.
Fuese como fuese, la vida sobrevivió al periodo Criogénico y lo hizo preparada regresar con fuerza al escenario y dar un paso de gigante en su evolución. Hablamos de la aparición de los primeros organismos pluricelulares durante el Ediacarico, el siguiente periodo al que viajaremos. Por vez primera diferentes células comenzaron a juntarse y a colaborar como si fueran un solo ser, hasta que realmente llegaron a serlo. Pero para contar como se merece esta historia y que el lector pueda leerla sin que se le tuesten las neuronas, mejor nos esperamos hasta la semana que viene.
Bibliografía / Webgrafía:
- Muy Especial nº 69, Primavera 2005, monográfico sobre la historia de la Tierra. Reportaje titulado "Y la Tierra se heló", por Miguel Ángel Sabadell.
Para saber más sobre Rodinia:
http://www.peripatus.gen.nz/Paleontology/Rodinia.html
Para conocer más sobre las evidencias esgrimidas en defensa de la teoría Snowball Earth:
http://www.snowballearth.org/week4.html
- Muy Especial nº 69, Primavera 2005, monográfico sobre la historia de la Tierra. Reportaje titulado "Y la Tierra se heló", por Miguel Ángel Sabadell.
Para saber más sobre Rodinia:
http://www.peripatus.gen.nz/Paleontology/Rodinia.html
Para conocer más sobre las evidencias esgrimidas en defensa de la teoría Snowball Earth:
http://www.snowballearth.org/week4.html
Notas:
1.- Esta teoría, conocida como "Snowball Earth" empezó a hacerse oír entre los círculos de la comunidad científica a raíz del descubrimiento de rastros de glaciares en regiones que hace 850 millones de años habían ocupado latitudes ecuatoriales. Esto era impensable, pues incluso en la última y peor glaciación de la que tenemos noticias (hace 20.000 años) los hielos no bajaron más allá del norte de Francia. Sin embargo pronto empezaron a acumularse las pruebas a favor de la hipótesis Snow Ball Earth. Por ejemplo, el científico soviético Mikhail I. Budyko ya había desarrollado modelos climáticos que preveían un albedo descontrolado y una bajada irreversible de las temperaturas en el caso de que en algún momento los glaciares hubiesen llegado a bajar hasta una latitud de 30º. Pronto se sumaron algunas otras pruebas, lo cual ha llevado hoy en día a los científicos a aceptar que la Tierra del Criógenico sufrió una virulenta glaciación, oficialmente denominada Marinoana, aunque como es comprensible sigue habiendo escépticos a la hora de imaginar un congelamiento casi total del planeta.
2.- Los llamados valles de Rift, enormes fallas en las cuales emerge y se crea nueva corteza terrestre y se separan los continentes, como ocurre actualmente en África.
3.- Debe de tenerse en cuenta que las regiones centrales de un súpercontinente están tan alejadas del mar que en ellas no llega ni una pizca de humedad, generándose terribles desiertos así como la formación de un enorme anticiclón que aleja todavía más las lluvias. Algo parecido ocurre hoy en día en pequeña escala en Australia.
4.- Paradógicamente el dióxido de carbono disminuyó hasta concentraciones similares a las actuales, pero no se debe de olvidar que el Sol de la época alumbraba un 6 % menos.
2.- Los llamados valles de Rift, enormes fallas en las cuales emerge y se crea nueva corteza terrestre y se separan los continentes, como ocurre actualmente en África.
3.- Debe de tenerse en cuenta que las regiones centrales de un súpercontinente están tan alejadas del mar que en ellas no llega ni una pizca de humedad, generándose terribles desiertos así como la formación de un enorme anticiclón que aleja todavía más las lluvias. Algo parecido ocurre hoy en día en pequeña escala en Australia.
4.- Paradógicamente el dióxido de carbono disminuyó hasta concentraciones similares a las actuales, pero no se debe de olvidar que el Sol de la época alumbraba un 6 % menos.
5.- Recuérdese la Gran Oxidación, que ya vimos en el capítulo XIX.
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