Joan Lluís FerrerCientíficos de la Universidad de Southampton (Reino Unido) han descubierto que dos períodos intensos de vulcanismo desencadenaron un período de enfriamiento global y una caída de los niveles de oxígeno en los océanos, lo que provocó la primera extinción masiva de especies de las cinco que ha experimentado la Tierra, hace 450 millones de años.
Los investigadores, en colaboración con colegas de la Universidad de Oldenburg, la Universidad de Leeds y la Universidad de Plymouth, estudiaron los efectos de la ceniza volcánica y la lava en la química del océano durante un período de cambio ambiental extremo hace unos 450 millones de años. Sus hallazgos se publican en la revista Nature Geoscience.
Este período provocó un intenso enfriamiento del planeta, que culminó en una glaciación y en la ‘Extinción masiva del Ordovícico Tardío’. Esta extinción provocó la pérdida de aproximadamente el 85% de las especies que había en los océanos, alterando además el curso de la evolución de la vida en la Tierra.
El fósforo, culpable
«Se ha sugerido que el enfriamiento global fue impulsado por un aumento en la entrada de fósforo a los océanos«, ha señalado Jack Longman, autor principal del estudio con sede en la Universidad de Oldenburg.
«El fósforo es uno de los elementos clave de la vida, pues determina el ritmo al que pequeños organismos acuáticos como las algas pueden utilizar la fotosíntesis para convertir el dióxido de carbono (CO2) en materia orgánica».
Estos organismos eventualmente se asientan en el lecho marino y están enterrados, lo que reduce los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, hecho que luego causa el enfriamiento.
«El enigma sin resolver es por qué la glaciación y la extinción ocurrieron en dos fases distintas en este momento, separadas por unos 10 millones de años», afirma el Tom Gernon, profesor asociado de la Universidad de Southampton y coautor del estudio. «Eso requiere algún mecanismo para impulsar el suministro de fósforo, lo cual es difícil de explicar», señaló.
El equipo identificó que dos pulsos excepcionalmente grandes de actividad volcánica en todo el mundo, que ocurrieron en zonas de la actual América del Norte y el sur de China, coincidieron con los dos picos de glaciación y extinción.
«Pero los estallidos intensos de vulcanismo suelen estar relacionados con la liberación masiva de CO2, que debería impulsar el calentamiento global, por lo que otro proceso debe ser responsable de los eventos de enfriamiento repentinos», añade Gernon.
En busca del incremento del fósforo
Esto llevó al equipo a estudiar si un proceso secundario (descomposición natural o ‘meteorización’ del material volcánico) pudo haber proporcionado el incremento de fósforo necesario para explicar las glaciaciones.
«Cuando el material volcánico se deposita en los océanos, sufre una alteración química rápida y profunda, incluida la liberación de fósforo, lo que fertiliza eficazmente los océanos«, afirma el coautor, el profesor Martin Palmer de la Universidad de Southampton. «Entonces, parece una hipótesis viable y ciertamente vale la pena tenerla en cuenta».
«Esto llevó a nuestro equipo a estudiar capas de cenizas volcánicas en sedimentos marinos mucho más jóvenes para comparar su contenido de fósforo antes y después de que fueran modificados por interacciones con el agua de mar», dijo Hayley Manners, profesora de Química Orgánica en la Universidad de Plymouth.
Provisto con esta información, el equipo estaba en una mejor posición para comprender el impacto geoquímico potencial de extensas capas volcánicas surgidas de enormes erupciones durante el Ordovícico.
«Esto nos llevó a desarrollar un modelo biogeoquímico global para comprender los efectos en cadena sobre el ciclo del carbono al agregar rápidamente una oleada de fósforo lixiviado de depósitos volcánicos al océano», indicó Benjamin Mills, profesor asociado de la Universidad de Leeds y coautor del estudio.
Y, efectivamente, el equipo descubrió que las capas extendidas de material volcánico depositadas en el lecho marino durante el Período Ordovícico habrían liberado suficiente fósforo en el océano para impulsar una cadena de eventos, incluido el enfriamiento climático, la glaciación, la reducción generalizada de los niveles de oxígeno del océano y la extinción masiva.
Si bien puede ser tentador pensar que sembrar fósforo en los océanos puede ayudar a resolver la actual crisis climática, los científicos advierten que esto puede tener en realidad consecuencias dañinas.
«El exceso de escorrentía de nutrientes de fuentes como fertilizantes agrícolas es una causa importante de eutrofización marina, donde las algas crecen rápidamente y luego se descomponen, consumiendo oxígeno y causando daños sustanciales a los ecosistemas», advierte Mills.
Los científicos concluyen que, si bien en escalas de tiempo cortas, las erupciones volcánicas masivas pueden calentar el clima a través de las emisiones de CO2, también pueden impulsar el enfriamiento global en escalas de tiempo de millones de años. «Nuestro estudio puede impulsar nuevas investigaciones de otras extinciones masivas durante la historia de la Tierra «, concluye Longman.
Estudio de referencia: https://www.nature.com/articles/s41561-021-00855-5
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