A medida que los niveles de dióxido de carbono de gases de efecto invernadero aumentan y calientan el globo, el hielo de la Antártida se volverá más vulnerable a los ciclos a escala astronómica, particularmente la inclinación de nuestro planeta es a medida que gira alrededor de su eje.
Una nueva investigación encuentra que más de 30 millones de años de historia, las capas de hielo de la Antártida respondieron con mayor fuerza al ángulo de inclinación de la Tierra sobre su eje cuando el hielo se extiende hacia los océanos, interactuando con las corrientes que pueden traer agua tibia que lame en sus márgenes y conducen a un aumento derritiendo. El efecto de la inclinación alcanzó su punto máximo cuando los niveles de dióxido de carbono fueron similares a lo que los científicos predicen para el próximo siglo, si los humanos no controlan las emisiones.
A medida que los niveles de dióxido de carbono superen las 400 partes por millón, el clima se volverá más sensible a la inclinación u oblicuidad de la Tierra, informaron los investigadores el 14 de enero en la revista Nature Geoscience.
"Realmente crítica es la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera", dijo el coautor del estudio Stephen Meyers, paleoclimatólogo de la Universidad de Wisconsin, Madison.
Un escenario de alto dióxido de carbono y alto ángulo de inclinación podría ser particularmente devastador para el hielo de millas de espesor que cubre la Antártida.
Reconstruyendo el pasado
Durante unos 40,000 años, el eje de la Tierra se inclina hacia adelante y hacia atrás "como una mecedora", dijo Meyers. Actualmente, esta oblicuidad es de aproximadamente 23.4 grados, pero puede ser tan pequeña como 22.1 grados o hasta 24.5 grados.
La inclinación es importante para cuándo y dónde la luz solar incide en el globo, y puede influir en el clima.
Para reconstruir una historia de cómo el hielo de la Antártida ha respondido a esta inclinación, Meyers y sus coautores utilizaron algunas fuentes de información sobre el pasado climático de la Tierra. Una fuente era el carbonato de calcio del fondo del océano, dejado por organismos unicelulares llamados foraminíferos bentónicos. Estos organismos excretan una capa de carbonato de calcio a su alrededor, encerrando en un registro global y continuo de la química de los océanos y la atmósfera.
Los registros de sedimentos de la Antártida proporcionaron otra fuente de historia climática: una especialidad del coautor del estudio y paleoclimatólogo Richard Levy de GNS Science y Victoria University of Wellington en Nueva Zelanda. Estos sedimentos, perforados desde el fondo del océano en núcleos largos y columnares, también tienen un registro del pasado. Un glaciar, por ejemplo, arroja una mezcla distintiva de barro, arena y grava donde se asienta. Estos núcleos proporcionan una imagen muy detallada de dónde estuvieron las capas de hielo, dijo Meyers, pero hay lagunas en el registro.
Ciclos de hielo
Con datos de ambas fuentes, los investigadores reconstruyeron una historia de la Antártida de hace 34 millones a 5 millones de años. Las primeras grandes capas de hielo en la Antártida se formaron hace 34 millones de años, dijo Levy, y el hielo marino durante todo el año se convirtió en la norma hace solo 3 millones de años, cuando los niveles de dióxido de carbono cayeron por debajo de 400 partes por millón.
Desde hace aproximadamente 34 millones de años hasta hace aproximadamente 25 millones de años, el dióxido de carbono era muy alto (600 a 800 ppm) y la mayor parte del hielo de la Antártida era terrestre, no estaba en contacto con el mar. El avance y la retirada del hielo del continente eran relativamente insensibles a la inclinación del planeta en este momento, encontraron los investigadores. Entre aproximadamente 24,5 millones y hace aproximadamente 14 millones de años, el dióxido de carbono atmosférico se redujo a entre 400 y 600 ppm. Las capas de hielo avanzaban más a menudo hacia el mar, pero no había mucho hielo flotante. En este momento, el planeta se volvió bastante sensible a la inclinación del eje de la Tierra.
Entre 13 y 5 millones de años atrás, los niveles de dióxido de carbono volvieron a caer, llegando a 200 ppm. El hielo marino flotante se hizo más prominente, formando una costra sobre el océano abierto en el invierno y adelgazando solo en el verano. La sensibilidad a la inclinación de la Tierra disminuyó.
No está del todo claro por qué ocurre este cambio en la sensibilidad a la oblicuidad, dijo Levy a Live Science, pero la razón parece involucrar el contacto entre el hielo y el océano. En momentos de alta inclinación, las regiones polares se calientan y las diferencias de temperatura entre el ecuador y los polos se vuelven menos extremas. Esto, a su vez, altera los patrones de viento y corriente, que son en gran medida impulsados por esta diferencia de temperatura, lo que en última instancia aumenta el flujo de agua cálida del océano hasta el borde de la Antártida.
Cuando el hielo se basa principalmente en tierra, este flujo no toca el hielo. Pero cuando las capas de hielo están conectadas al fondo del océano, en contacto con las corrientes, el flujo de agua tibia es muy importante. El hielo marino flotante parece bloquear parte del flujo, disminuyendo la tendencia de la capa de hielo a derretirse. Pero cuando los niveles de dióxido de carbono son tan altos que el hielo marino flotante se derrite, no hay nada que detenga esas corrientes cálidas. Es entonces cuando la inclinación de la Tierra parece ser lo más importante, como ocurrió entre 24.5 millones y 14 millones de años atrás.
Esta historia significa problemas para el futuro de la Antártida. En 2016, el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra superó las 400 ppm de forma permanente. La última vez en la historia geológica de la Tierra que el dióxido de carbono fue tan alto, no hubo hielo marino durante todo el año en la Antártida, dijo Levy. Si las emisiones continúan como están, el hielo marino se tambaleará, dijo Levy, "y volveremos a un mundo que no ha existido en millones de años".
"Las capas de hielo marinas vulnerables de la Antártida sentirán el efecto de nuestra inclinación relativamente alta actual, y el calentamiento del océano en los márgenes de la Antártida se amplificará", dijo.
El lunes (14 de enero), otro grupo de investigadores informó que la tasa de derretimiento antártico ya es seis veces más rápida que hace unas décadas. Los investigadores encontraron que el continente perdió alrededor de 40 gigatoneladas de hielo por año entre 1979 y 1990. Entre 2009 y 2017, perdió 252 gigatoneladas de hielo por año, en promedio.
Los investigadores ahora están analizando las pequeñas variaciones en la sensibilidad a la inclinación de la Tierra que se producen en los tres patrones generales que encontraron, pero el mensaje principal ya está claro, dijo Levy.
"El hielo marino antártico es claramente importante", dijo. "Necesitamos seguir adelante y encontrar formas de cumplir con los objetivos de emisiones".
