Los investigadores de la Tierra pueden viajar muy atrás en el tiempo para reconstruir el pasado geológico y el paleoclima para hacer mejores predicciones sobre las condiciones climáticas futuras. Ahora, científicos del Instituto Holandés para la Investigación del Mar (NIOZ, por sus siglas en inglés) y la Universidad de Utrecht, Países Bajos, han logrado desarrollar un nuevo indicador (proxy) de los antiguos niveles de CO2, utilizando la molécula orgánica fitano, un producto de la clorofila.
Este nuevo proxy orgánico no solo proporciona el registro más continuo de concentraciones de CO2, sino que también rompe un récord en su periodo de tiempo, que abarca 500 millones de años. Los datos muestran la idea actual de que el aumento en los niveles de CO2 que solía llevar millones de años, ahora está ocurriendo en un siglo, como se informa en un artículo sobre este trabajo publicado este miércoles en 'Science Advances'.
A medida que el CO2 aumenta hoy, es vital entender qué impacto tendrán estos cambios. Para predecir mejor el futuro, debemos comprender los cambios a largo plazo en el CO2 a lo largo de la historia geológica. En la actualidad, hay mediciones directas de CO2 en el pasado, por ejemplo, burbujas en núcleos de hielo que contienen gases antiguos. Sin embargo, los núcleos de hielo tienen una duración limitada de un millón de años.
Para ir más atrás en el tiempo, los científicos de la Tierra han desarrollado varias mediciones indirectas de CO2 a partir de proxies, por ejemplo, de algas, hojas, suelos antiguos y productos químicos almacenados en sedimentos antiguos para reconstruir las condiciones ambientales del pasado.
Niveles de CO2 desde el cámbrico
Un nuevo proxy, que utiliza un producto de degradación de la clorofila, permite a los geoquímicos inferir un registro continuo de niveles históricos de CO2 en el tiempo profundo. Los científicos de NIOZ han desarrollado recientemente el fitano como un prometedor nuevo proxy orgánico que revela medio millón de años de niveles de CO2 en los océanos, desde el Cámbrico hasta tiempos recientes.
Usando el nuevo proxy, pudieron hacer el registro más continuo de los antiguos niveles de dióxido de carbono. "Desarrollamos y validamos una nueva forma de viajar en el tiempo: retrocediendo en el tiempo y en más lugares --dice Caitlyn Witkowski, científica de NIOZ--. Con fitano, ahora tenemos el registro más largo de CO2 con un solo proxy marino. Estos nuevos datos son invaluables para los modeladores que ahora pueden hacer predicciones del futuro con mayor precisión".
Witkowski y sus colegas seleccionaron más de 300 muestras de sedimentos marinos de núcleos y aceites de aguas profundas de todo el mundo, lo que refleja la mayoría de los periodos geológicos en los últimos 500 millones de años. Las reacciones químicas pasadas pueden ser "almacenadas" en moléculas fósiles, por lo que pueden reflejar varias condiciones ambientales antiguas. Los geoquímicos pueden "leer" estas condiciones, como la temperatura del agua de mar, el pH, la salinidad y los niveles de CO2. La materia orgánica, como el fitano, refleja la presión del CO2 en el agua del océano o la atmósfera (pCO2).
Pequeños milagros verdes
Aunque toda la materia orgánica tiene el potencial de reflejar el CO2, el fitano es especial; es el pigmento responsable de nuestro mundo verde. Cualquier cosa que utilice la fotosíntesis para absorber la luz solar, incluidas las plantas, las algas y algunas especies de bacterias, tiene clorofila de la que proviene el fitano. Las plantas y las algas absorben el CO2 y producen oxígeno. Sin estos pequeños milagros verdes, nuestro mundo simplemente no sería el mismo.
Debido a que la clorofila se encuentra en todo el mundo, el fitano también está en todas partes y es un componente importante de la biomasa en descomposición y fosilizada. "El fitano no cambia químicamente a lo largo del tiempo, incluso si tiene millones de años", dice Witkowski.
El CO2 del pasado se calcula a partir de la materia orgánica, como el fitano, mediante el fenómeno del fraccionamiento de isótopos de carbono durante la fotosíntesis. Al tomar CO2, las plantas y las algas prefieren el isótopo de carbono ligero (12C) sobre el isótopo de carbono pesado (13C). Solo utilizan el isótopo de carbono pesado cuando los niveles de CO2 en el agua o la atmósfera circundantes son bajos. La proporción entre estos dos isótopos refleja, por lo tanto, el nivel de dióxido de carbono en el medio ambiente en el momento del crecimiento.
Esto también explica por qué Witkowski no usó plantas terrestres como una fuente para su investigación, usando exclusivamente fitanos de fuentes marinas (fosilizadas). El mundo de las plantas se divide en las llamadas plantas C3 y C4, cada una con su propia proporción única de carbono liviano a pesado. Todo el fitoplancton tiene proporciones muy similares en comparación con sus contrapartes de plantas. Witkowski: "Al elegir solo las fuentes marinas, podríamos limitar la incertidumbre sobre la fuente de fitano en el conjunto de datos".
"En nuestros datos, observamos niveles altos de dióxido de carbono, que alcanzan las 1.000 ppm en comparación con las 410 ppm actuales. A este respecto, los niveles actuales no son únicos, pero nunca se ha visto antes la velocidad de estos cambios. Cambios que normalmente llevan millones de años, ahora están sucediendo en siglo. Estos datos adicionales de CO2 pueden ayudarnos a comprender el futuro de nuestro planeta".
