Fuente: Energy Mix - Autor principal: Tim Radford - 27 de marzo de 2022
La ciencia del clima ha hecho algo más que advertir a la humanidad sobre el futuro: también ha enriquecido sistemáticamente nuestra comprensión del planeta que llamamos hogar.
Aquí hay una noticia para los aficionados a la complejidad: el cambio climático impulsado por los cambios cíclicos en la órbita de la Tierra ha moldeado repetidamente el patrón de la vida en los océanos, según un nuevo estudio de los restos de plancton en el fondo marino.
Y hay otra sorpresa: el espectacular aumento de microorganismos marinos impulsado por esos cambios climáticos pudo, hace mucho tiempo, haber lubricado literalmente el nacimiento de las cadenas montañosas que ahora conforman el clima terrestre. Esas primeras montañas eran tan vastas y extensas que un equipo de científicos ha argumentado que desempeñaron un papel en la creación del primer oxígeno en la atmósfera, y luego en la aparición de esos organismos de los que surgieron todas las plantas y animales modernos.
Y aún hay más: la vida actual también podría deber algo al tráfico de fósforo en el antiguo océano hace 2.600 millones de años, un proceso que lanzó la explosión de bacterias emisoras de oxígeno que habían aprendido a explotar la fotosíntesis. Ese fenómeno creó la única atmósfera planetaria conocida por ser rica en oxígeno y, al mismo tiempo, el único planeta conocido por albergar vida.
Y los investigadores han desenterrado aún más pruebas frescas de la intrincada interacción entre las rocas, el agua, la atmósfera y los seres vivos. Han descubierto que la simple presencia de yodo en el polvo expulsado al aire desde los desiertos del mundo puede ayudar a limpiar la atmósfera: destruye el ozono, una versión tóxica del oxígeno. Este beneficio tiene una contrapartida: el mismo proceso puede prolongar la vida de algunos de los gases de efecto invernadero que ahora están calentando el planeta hasta niveles potencialmente alarmantes.
Pero también han confirmado que las partículas de aerosol liberadas por los pinos, alerces, abetos y abedules de los grandes bosques boreales del mundo tienen la capacidad de cambiar las propiedades de las nubes: es decir, de aumentar la reflectividad de las nubes y, por tanto, también de enfriar el planeta.
Los seis descubrimientos recientes recuerdan que toda la vida en la Tierra está atrapada en un intercambio continuo, complejo y autosuficiente con las rocas, los mares y el aire que la rodea. Esta interconexión es tan pronunciada y tan evidente que los investigadores han fundado una nueva disciplina. Se llama Ciencia del Sistema Tierra.
Ésta, a su vez, no es más que otro nombre para una idea propuesta hace cinco décadas por dos científicos, James Lovelock y Lynn Margulis, que sostenían que la vida misma podía considerarse como un conjunto no consciente de fuerzas que cooperaban inconscientemente para mantener el planeta de la manera más adecuada para las plantas y los animales que habían hecho su hogar en él. Esto se conoció más memorablemente como la teoría de Gaia. Gaia era el antiguo nombre griego de la propia Tierra.
El gran retorno de la hipótesis de Gaia - aquí
Y aunque los científicos discuten sobre la sustancia y los refinamientos de la Teoría de Gaia, toda la ciencia del clima se basa ahora en una mejor comprensión de la intrincada interacción entre los seres vivos y las rocas, el agua y el aire. En efecto, la vida está moldeada por el medio ambiente, pero también parece que el medio ambiente está moldeado por la vida Esta interacción es tan rica y sostenida y tan vital que los científicos han empezado a plantearse preguntas aún más profundas.
Según la hipótesis original de Gaia, formulada por James Lovelock y Lynn Margulis en 1969 (aunque no publicada hasta diez años después), todos los seres vivos de la Tierra forman parte de un sistema a escala planetaria que es capaz de autorregularse. Y que ha logrado mantener las condiciones para la vida durante los últimos 3.500 millones de años a pesar de amenazas como un sol que fue mucho más brillante, erupciones volcánicas masivas y el bombardeo, a lo largo de la existencia de la Tierra, de gigantescos y mortales meteoritos. Fuente: ABC
Una de ellas es: si un planeta tiene vida propia, ¿puede tener también mente propia? ¿Podría existir una inteligencia planetaria? La respuesta, por cierto, es: tal vez, pero según las pruebas de la ciencia del clima hasta ahora, todavía no. Más adelante hablaremos de ese razonamiento. Pero primero, una mirada más cercana a algunas de las historias inesperadas desenterradas al servicio de la investigación climática.
Existe una relación astronómica entre el cambio climático y la evolución. Investigadores estadounidenses informan en la revista Nature de que han observado los cambios en la población de organismos oceánicos llamados cocolitos: el fitoplancton que construye por sí mismo pequeños exoesqueletos de carbonato cálcico que acaban en las rocas sedimentarias -piensen en la caliza y la tiza- del fondo del océano. Es decir, toman prestada la vida de las rocas y la devuelven de nuevo. Los científicos examinaron nueve millones de cocolitóforos de 8.000 muestras que abarcaban un registro geológico perforado en el fondo del océano de 2,8 millones de años, para identificar pruebas de cambios estacionales en períodos de 100.000 y 400.000 años.
Estos cambios parecían reflejar desplazamientos cíclicos de la órbita de la Tierra alrededor de su estrella madre, de elíptica a casi circular y viceversa. Estos cambios resultaron ser lo suficientemente importantes como para modificar la naturaleza del fitoplancton tropical de forma identificable. Los cambios en la excentricidad de la órbita de la Tierra afectaron al clima de los trópicos, lo que a su vez influyó en la selección natural de las distintas especies de cocolitos.
"Los ciclos de excentricidad tienen múltiples efectos en la Tierra", afirma el director del estudio, Luc Beaufort, de la Universidad Rutgers de Nueva Jersey. "Uno de los efectos poco conocidos es la aparición periódica de estaciones en el Ecuador. En la actualidad, cuando la Tierra sigue una órbita casi circular, el Ecuador experimenta un cambio de estaciones muy débil, pero cuando la órbita es excéntrica y tiene forma más de elipse que de círculo, los cambios estacionales en las regiones tropicales se hacen más fuertes."
Pero la relación entre las rocas y la vida se remonta a una época muy anterior: hace dos mil millones de años, cuando la vida primitiva empezó a enriquecer la atmósfera con grandes cantidades de oxígeno -la fuente del azul característico del cielo y el océano- y la población de plancton del nuevo planeta azul explotó. Las pequeñas criaturas vivieron su corta vida, murieron y se hundieron en el fondo del mar para formar lechos de pizarra ricos en carbono.
El carbono, en forma de grafito, sirve de lubricante, y este grafito engrasó la maquinaria de la construcción de montañas. Lubricó la rotura del lecho oceánico en placas bajo la presión del movimiento de las placas tectónicas del planeta, y ayudó a apilar estas rocas a gran altura a través de enormes distancias. Lo que podrían haber sido las primeras grandes cadenas montañosas del planeta se extendieron por los primeros supercontinentes hace entre 2.100 y 1.800 millones de años, según informan científicos escoceses en la revista Communications Earth & Environment.
En el castizo lenguaje del estudio, este carbono enterrado "desempeñó un papel crítico en la reducción de la resistencia a la fricción y la lubricación de la deformación por compresión, lo que permitió el engrosamiento de la corteza". En otras palabras, grandes placas de roca empezaron a apilarse unas sobre otras, y aunque estas cadenas montañosas han sido erosionadas hace tiempo, y los continentes que las soportaban se han fracturado, dispersado y reformado, los científicos de la Tierra han identificado pruebas reveladoras de esta maquinaria de construcción de montañas hace unos dos mil millones de años, en cinco continentes.
"En última instancia, lo que nuestra investigación ha demostrado es que la clave de la formación de las montañas fue la vida, lo que demuestra que la Tierra y su biosfera están íntimamente ligadas, en formas no comprendidas", dijo John Parnell, de la Universidad de Aberdeen (Escocia).
En pocas semanas, una nueva investigación publicada en la revista Earth and Planetary Science Letters aportó más pruebas geológicas de la interacción entre la vida y las montañas, y las montañas y la evolución, en el supercontinente más antiguo conocido, Nuna, a veces también llamado Columbia, hace dos mil millones de años, y al menos una vez más en el supercontinente Gondwana, desaparecido hace más de 500 millones de años. Estas grandes cadenas montañosas -piensen en las alturas del Himalaya, y luego extiéndanlas hasta tres o cuatro veces su longitud- crean sus propios climas.
Estos incluyen condiciones monzónicas, con fuertes lluvias estacionales. Y la lluvia significa erosión, lo que se traduce en limo fluvial, lo que significa que los nutrientes se arrastran en grandes cantidades de vuelta al océano. Esta abono de fósforo, hierro y otros nutrientes vitales para el antiguo océano coincidió primero con la aparición de los eurcariontes, esos organismos fundadores que evolucionaron hacia la vida vegetal y animal, y mucho más tarde, con la llamada "explosión del Cámbrico", cuando surgió la vida compleja en una variedad desconcertante.
"Lo sorprendente es que todo el registro de la formación de montañas a lo largo del tiempo es tan claro", dijo el coautor del estudio, Jochen Brooks, de la Universidad Nacional de Australia. "Muestra estos dos enormes picos: uno está vinculado a la aparición de animales y el otro a la aparición de grandes células complejas".
Así que la vida ayudó a dar forma a la atmósfera, que a su vez alimentó más y más variada vida, que participó en la remodelación de las rocas continentales más de una vez, para modelar la evolución. El juego entre el mundo animado y el inanimado ya era conocido: una nueva investigación publicada en la revista Nature Geoscience sugiere que lo que los geólogos llaman "el gran acontecimiento de la oxidación" -es decir, la llegada de una atmósfera rica en oxígeno- podría estar relacionado con la acumulación masiva de nutrientes químicos en el fondo marino en esa época.
La historia, aún tentativa, es la siguiente. Las cianobacterias empezaron a producir oxígeno como forma de excrementos o residuos gaseosos. Las muestras de perforación del antiguo lecho marino sugieren que, al reaccionar el oxígeno con las rocas meteorizadas, empezaron a aumentar los compuestos de sulfato en el océano, y esto, en un complejo ballet químico en el que intervienen el oxígeno y el hierro, ayudó al reciclaje del fósforo, un ingrediente vital para la vida. Esto, a su vez, estimuló una mayor oxigenación. En algún momento, hace unos 2.500 millones de años, el planeta entró en un nuevo estado, con una atmósfera permanentemente rica en oxígeno, y nuevos tipos de vida evolucionaron para explotar un recurso que, inicialmente, había sido tóxico para la vida. Este proceso tiene implicaciones galácticas.
"Puede ser que este proceso sea clave para que un planeta se oxigene y, por tanto, sea capaz de albergar en última instancia vida compleja", dijo Lewis Alcott, en el momento de su investigación en la Universidad de Leeds, en el Reino Unido, pero ahora en Yale, en Estados Unidos. "Desenredar la receta que lleva a un entorno rico en oxígeno puede ayudarnos a evaluar la posibilidad de que ocurran cosas similares en otros planetas".
Procesos como éste parecen confirmar uno de los principios básicos de la teoría Gaia: que la vida cambia el entorno y el entorno cambia la vida. Pero incluso sin la ayuda adicional de barracudas, pájaros azules, mariposas o abedules, la Tierra y el aire están atrapados en una especie de danza. Así como las cadenas montañosas favorecen los bosques tropicales en el lado de los monzones, también crean las condiciones para los desiertos y las tierras secas en el otro, y el viento también es una fuerza meteorológica. Se ha comprobado que el polvo del desierto del norte de África aporta nutrientes y oligoelementos para alimentar la vida en el océano Atlántico, e incluso para fertilizar las selvas tropicales de Brasil.
Ahora, investigadores estadounidenses han confirmado que el polvo, a su manera un contaminante atmosférico, también puede limpiar el aire en otro sentido: se ha descubierto que el yodo que transporta el polvo reduce los niveles de ozono atmosférico. La misma forma molecular de oxígeno que actúa como una pantalla protectora vital en la estratosfera hace que los ojos ardan con el smog metropolitano a baja altitud. Según un estudio publicado en Science Advances, aún no se ha explicado cómo el yodo en una mota de polvo hace lo que hace con el ozono.
Lovelock: Gaia puede destruir a los humanos antes de que nosotros destruyamos la Tierra - aquí
Inesperadamente, ese mismo yodo parece ralentizar la descomposición de los gases de efecto invernadero. "Nuestra comprensión del ciclo del yodo es incompleta. Hay fuentes terrestres y químicas que desconocíamos y que ahora debemos tener en cuenta", afirma Rainer Volkammer, de la Universidad de Colorado en Boulder, uno de los autores. "El mecanismo sigue siendo esquivo. Ese es un trabajo futuro".
Hay bastante más certeza sobre el papel de lo que los científicos del clima llaman "emisiones biogénicas". Se trata de los aerosoles, a menudo aromáticos, emitidos por el follaje en crecimiento. Estas gotitas químicas microscópicas intervienen en la forma en que se condensa el vapor de agua, y luego en la forma en que las nubes afectan a las temperaturas atmosféricas. Las nubes a veces mantienen el calor, otras veces reflejan los rayos del sol para enfriar el aire de abajo. Investigadores europeos informan en Nature Geoscience de que han pasado ocho meses vigilando el efecto que tiene sobre las nubes un aporte constante de aerosoles y vapor de agua procedente de los grandes bosques del hemisferio norte. Y la prueba -que confirma muchas observaciones anteriores- es que los bosques moderan su propio clima, en este caso haciendo que las nubes sean más reflectantes durante períodos de varios días. Una vez más, la forma que adopta esa moderación también se ve afectada por lo que hacen los humanos: no depende sólo de los árboles.
"Incluso pequeños cambios en las emisiones de precursores de aerosoles, debidos a factores climáticos o antropogénicos cambiantes, pueden modificar sustancialmente las propiedades radiativas de las nubes en entornos moderadamente contaminados", concluyen los científicos.
Cada pequeño avance en la investigación plantea aún más rompecabezas precisos. Todas las respuestas nuevas en la investigación del clima tienden a engendrar preguntas aún más detalladas. Pero en algún lugar hay una pregunta mucho más grande: si la vida puede evolucionar, y si la vida puede evolucionar para gestionar sus condiciones climáticas, y si la vida inteligente puede evolucionar, ¿podría considerarse que el propio planeta, de alguna manera sutil, ha evolucionado su propia inteligencia?
Y si puede ocurrir aquí, ¿por qué no ha ocurrido ya en algún lugar lejano y hace mucho tiempo en la galaxia? Adam Frank, de la Universidad de Rochester, se ha enfrentado a enigmas existenciales intergalácticos de este tipo: él y sus colegas ya se han preguntado si las civilizaciones extraterrestres inteligentes podrían ser lo suficientemente sostenibles como para perdurar el tiempo necesario para anunciarse al universo en general, antes de destruirse a sí mismas.
También se ha planteado una pregunta igualmente desconcertante: supongamos que alguna especie inteligente anterior hubiera evolucionado en la Tierra para crear su propia civilización, quizás en el periodo silúrico, y luego hubiera desaparecido. ¿Cómo podríamos saberlo?
Y ahora, él y sus colegas avanzan en la Teoría de Gaia para proponer, en el International Journal of Astrobiology, lo que llaman un experimento mental. ¿Es la civilización tecnológica humana -la tecnosfera para abreviar- naturalmente autosuficiente? En este momento, con el peligro potencial inmediato de una guerra termonuclear global y el peligro a largo plazo de un cambio climático catastrófico unido a la alteración del ecosistema global, la respuesta tiene que ser no. Una tecnosfera madura sería aquella que coevolucionara con la biosfera de forma que ambas pudieran prosperar. ¿Pero cómo funcionaría eso? No contenga la respiración.
"Los planetas evolucionan a través de etapas inmaduras y maduras, y la inteligencia planetaria es indicativa de cuándo se llega a un planeta maduro", dijo el profesor Frank. "La pregunta del millón es averiguar qué aspecto tiene la inteligencia planetaria y qué significa para nosotros en la práctica, porque aún no sabemos cómo pasar a una tecnosfera madura".
MAS SOBRE LA TEORIA DE GAIA
Bruno Latour: Gaia 2.0 ¿Pueden los humanos añadir algún nivel de autoconciencia a la autorregulación de la Tierra? - aquí
¿Es la Tierra un organismo? - aquí
Bruno Latour: "Esta es una catástrofe global que ha venido desde adentro" - aquí
El gran retorno de la hipótesis de Gaia - aquí
Cómo James Lovelock introdujo a Gaia al mundo - aquí
Lovelock: Gaia puede destruir a los humanos antes de que nosotros destruyamos la Tierra - aquí