Sucedió hace 56 millones de años

Hace 56 millones de años, un misterioso aumento del carbono en la atmósfera hizo subir la temperatura en todo el mundo. En un abrir y cerrar de ojos geológico, la vida cambió para siempre. La fotógrafa Ira Block nos traslada a un mundo sin hielo

26 de abril de 2012

La Tierra ya ha pasado por esto. No fue exactamente el mismo calentamiento planetario, porque la vez anterior, hace aproximadamente 56 millones de años, el mundo era diferente. El Atlántico aún no se había abierto del todo, y los animales, entre ellos quizá nuestros antepasados primates, podían ir andando desde Asia hasta América del Norte pasando por Europa y Groenlandia. No habrían encontrado ni un trocito de hielo, pues incluso antes de los acontecimientos de que hablamos, la Tierra era mucho más cálida que ahora. Pero en el paso del paleoceno al eoceno, la temperatura subió aún más, y lo hizo rápidamente y de forma radical.

La causa fue una emisión de carbono masiva y, en términos geológicos, repentina. No se sabe exactamente cuánto carbono pasó a la atmósfera durante el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (MTPE), como llaman los científicos a dicho período, pero se calcula que fue más o menos la misma cantidad que se generaría hoy si los humanos quemáramos todas las reservas de carbón, petróleo y gas natural del mundo. El MTPE duró más de 150.000 años, hasta que el exceso de carbono fue reabsorbido. Produjo se­­quías, inundaciones, plagas de insectos y algunas extinciones. La vida en la Tierra sobrevivió, e in­­cluso prosperó, pero cambió drásticamente. Hoy las consecuencias evolutivas de aquel máximo de carbono tan lejano están a nuestro alrededor; de hecho, nos incluyen a nosotros mismos. Y ahora nosotros estamos repitiendo el experimento.

El MTPE «es un modelo de algo que estamos empezando a vislumbrar, un modelo de lo que significa jugar con nuestra atmósfera», afirma Philip Gingerich, paleontólogo de vertebrados de la Universidad de Michigan. «La idea es que desencadenas algo que se te va de las manos y tarda 100.000 años en recuperar el equilibrio.»

Gingerich y otros colegas descubrieron el profundo cambio evolutivo del final del paleoceno mucho antes de que su causa se relacionara con el carbono. Desde hace 40 años Gingerich busca fósiles de ese período en la cuenca del Bighorn, una árida meseta de 160 kilómetros de largo al este del Parque Nacional de Yellowstone, en el norte de Wyoming. La mayor parte del tiempo excava en las laderas de una mesa larga y estrecha llamada Polecat Bench, que se extiende hacia el extremo norte de la cuenca.

Una tarde de verano subí con él hasta el extremo sur de ese cerro. Durante las últimas glaciaciones, me explicó, Polecat Bench era el lecho del río Shoshone, que lo tapizó de cantos rodados. En algún momento el río se desvió hacia el este y empezó a abrirse camino entre los sedimentos más blandos y antiguos que llenan la cuenca del Bighorn. Ahora Polecat Bench se en­­cuentra entre dos ríos y se eleva 150 metros sobre sus valles. A lo largo de miles de años el viento invernal y los aguaceros estivales han esculpido sus laderas hasta convertirlas en un terreno de cárcavas que deja al descubierto varias capas de sedimentos. Los correspondientes al MTPE afloran en el extremo más meridional.

Ahí es donde Gingerich ha documentado una gran proliferación de mamíferos. En mitad de la ladera, en una capa de sedimento rojo de unos 30 metros de grosor, ha descubierto fósiles de los mamíferos perisodáctilos y artiodáctilos más antiguos, y también de primates verdaderos (euprimates): es decir, los primeros miembros de los órdenes que hoy incluyen, respectivamente, a caballos, vacas y humanos. Fósiles similares se han hallado desde entonces en Asia y Europa. Aparecen por todas partes, como salidos de la nada. Nueve millones de años después de la colisión de un asteroide en la península de Yucatán, un cataclismo que según la mayoría de los científicos provocó la extinción de los dinosaurios, la Tierra pasó al parecer por otra crisis.

Durante las dos primeras décadas en que Gingerich trabajó para documentar la transición del paleoceno al eoceno, la ma­­yoría de los científicos consideraba ese período simplemente como la época en que un conjunto de fósiles dio paso a otro. Esa percepción empezó a cambiar en 1991, cuando dos oceanógra­­­­fos, James Kennett y Lowell Stott, analizaron los isó­­topos de carbono (diferentes formas del átomo de carbono) en un testigo de sedimento ex­­traído del fondo marino del Atlántico cerca de la An­­tártida. Justo en el límite entre el paleoceno y el eoceno, un cambio drástico en la proporción entre los distintos isótopos presentes en los fósiles de unos organismos diminutos llamados fo­­raminíferos indicaba que una cantidad enorme de carbono «nuevo» había inundado los océanos en el plazo de unos pocos siglos. También se ha­­bría difundido en la atmósfera, y allí, en forma de CO2, habría retenido el calor del Sol, calentando el planeta. Los isótopos de oxígeno en los foraminíferos indican que todo el océano se calentó, desde la superficie hasta el lodo del fondo, donde vivía la mayoría de los foraminíferos.

A comienzos de los años noventa, los mismos signos de una convulsión planetaria empezaron a observarse en Polecat Bench. Dos jóvenes científicos, Paul Koch, de la Carnegie Institution, y James Zachos, entonces en la Universidad de Michigan, recogieron muestras de tierra rica en carbonatos de cada una de las capas de sedimentos, así como dientes de un mamífero primitivo llamado Phenacodus. Cuando analizaron los isótopos de carbono en la tierra y en el esmalte de los dientes, encontraron el mismo máximo de carbono observado en los foraminíferos. Cada vez estaba más claro que el MTPE había sido un episodio de calentamiento global que no solo había afectado a unos minúsculos organismos marinos, sino también a grandes animales te­­rrestres. Los científicos hallaron en el máximo de carbono (la huella reveladora de una liberación mundial de gases de efecto invernadero) una herramienta para identificar el MTPE en rocas de todo el mundo.

¿De dónde salió todo ese carbono? Conocemos la fuente del exceso de carbono que hoy hay en la atmósfera: nosotros. Pero hace 56 millones de años no había humanos, y mucho menos automóviles o centrales térmicas. Se han sugerido muchos orígenes para el máximo de carbono del MTPE, y dado el volumen de las emisiones, probablemente procedió de más de una fuente. Al final del paleoceno, Europa y Groenlandia se estaban separando y el Atlántico Norte se estaba abriendo, lo que produjo erupciones volcánicas gigantescas que pudieron hacer que el CO2 de los sedimentos orgánicos del lecho marino se evaporara, aunque probablemente sin alcanzar la rapidez necesaria para explicar esos máximos isotópicos. Puede que ardieran los depósitos de turba del paleoceno, aunque hasta ahora no se ha encontrado hollín de esos incendios en los testigos de sedimentos. La colisión de un cometa gigante en una zona de rocas carbonatadas también podría haber liberado una importante cantidad de carbono con gran rapidez, pero de momento no hay ninguna prueba directa de que se produjera tal impacto.

Según la hipótesis más antigua y todavía la más aceptada, gran parte del carbono procedió de grandes depósitos de hidrato de metano, un peculiar compuesto semejante al hielo que consiste en una única molécula de metano atrapada entre moléculas de agua. Los hidratos solo son estables dentro de un estrecho margen de temperaturas bajas y presión alta; actualmente hay grandes depósitos de esos hidratos bajo la tundra ártica y bajo el lecho marino, en las pendientes que conectan las plataformas continentales con las llanuras abisales. Durante el MTPE, un calentamiento inicial causado por otro fenómeno (quizá la actividad volcánica, quizá ligeras fluctuaciones de la órbita terrestre que determinaron una mayor exposición de algunas regiones a la luz solar) pudo fundir los hidratos, lo que habría liberado las moléculas de metano en la atmósfera.

La hipótesis es alarmante. El metano atmosférico calienta el planeta 20 veces más deprisa por molécula que el dióxido de carbono. Después, al cabo de un decenio o dos, se oxida en CO₂ y mantiene durante mucho tiempo el efecto de calentamiento. Muchos científicos creen que algo así podría suceder en la actualidad: el calentamiento producido por la quema de combustibles fósiles podría desencadenar una liberación descontrolada del metano presente en las profundidades marinas y las regiones árticas.

A partir de sus datos, Koch y Zachos llegaron a la conclusión de que el MTPE hizo subir unos cinco grados la temperatura media anual de la cuenca del Bighorn, un calentamiento mayor que el experimentado en esa misma zona desde la última glaciación. También es un poco más de lo que pronostican los modelos climáticos para el siglo XXI, pero no más que para los siglos siguientes si los humanos seguimos quemando combustibles fósiles. Los modelos pronostican también graves alteraciones de los regímenes de lluvias en el mundo, incluso en este siglo, sobre todo en las regiones subtropicales. Pero, ¿qué hacer para poner a prueba esos modelos? «No podemos esperar 100 o 200 años para ver qué pasa –dice el geólogo sueco Birger Schmitz, quien desde hace un decenio estudia las rocas del MTPE en los Pirineos españoles–. Por eso es tan interesante el MTPE: porque conocemos el desenlace. Podemos ver lo que sucedió al final.»

Lo que pasó en la cuenca del Bighorn fue una remodelación a gran escala de todas las formas de vida. Scott Wing, paleobotánico del Museo Nacional de Historia Natural de la Smithsonian Institution, lleva 36 veranos recogiendo hojas fósiles en la región. Todos los años, cuando llega el mes de julio, vuelve una vez más a las excavaciones con la esperanza «de que se haga la luz», como él dice.

Hace unos años se hizo la luz. «Llevaba unos diez años buscando un afloramiento de fósiles como este», dijo Wing. Estábamos sentados en una ladera, unos 25 kilómetros al sur de la carretera 16, entre Ten Sleep y Worland, al oeste de las montañas Bighorn, golpeando con un martillo las piedras de una zanja excavada previamente por los ayudantes de Wing. En las laderas lejanas se veían claramente las franjas horizontales rojas, entre estratos grises y amarillos, que caracterizan los terrenos del MTPE. Abajo, en una hondonada, la bomba de un pozo petrolífero se balanceaba fuera del alcance de nuestros oídos; desde lo alto de la colina se divisaban me­dia docena más. En los silencios intermitentes de nuestra conversación, el único sonido era el de los martillos: golpes sordos, otros metálicos y distantes que resonaban como el eco de un diapasón, y el ruido de las rocas al partirse. Si golpeábamos con el martillo con suficiente persistencia, la roca cedía a lo largo del plano que separaba dos capas de sedimentos y a veces dejaba expuesta una hoja tan perfectamente conservada que con la lupa de Wing era posible ver las huellas de los estragos causados por los insectos hace 56 millones de años.

Cuando encontró su primer afloramiento de hojas del MTPE, Wing lo supo enseguida. «Mu­­chas plantas eran especies que veía por primera vez», dijo. Los fósiles que ya había recogido revelaban que antes y después del calentamiento la cuenca estuvo cubierta por un denso bosque de abedules, sicomoros, metasecuoyas, palmeras y árboles perennifolios similares a magnolias. Durante el paleoceno y el eoceno, Bighorn debió de responder a la tipología del bioma subtropical, con terrenos fangosos y pantanosos.

Pero Wing ha descubierto que en el momento culminante del MTPE, el paisaje se metamorfoseó en algo completamente distinto. Se tornó estacionalmente más seco y abierto, como los bosques tropicales secos de América Central. A medida que el planeta se calentaba, nuevas especies vegetales migraban desde el sur hasta la cuenca, desde lugares tan lejanos como la costa del golfo de México, a una distancia latitudinal de 1.500 kilómetros. Muchas eran plantas leguminosas, no las variedades hortícolas, sino árboles de la misma familia, semejantes a las actuales mimosas. Y casi todas estaban llenas de bichos.

De los cientos de hojas fósiles examinadas por Wing y su colega Ellen Currano, de la Universidad Miami en Ohio, un 60% tiene orificios o canales abiertos por insectos. Puede que el calor acelerase el metabolismo de los bichos y les hiciese comer más y reproducirse más deprisa. O tal vez la mayor concentración de dióxido de carbono afectó directamente a las plantas. De hecho, cuando se inyecta CO₂ en los invernaderos modernos, las plantas crecen más, pero su contenido proteico es menor, por lo que las hojas son menos nutritivas. Puede que sucediera lo mismo en el «invernadero» del MTPE. Quizá los insectos tenían que comer más para saciar el apetito.

Aun así, las hojas del MTPE eran mucho más pequeñas que sus antecesoras del paleoceno, según Wing, porque las precipitaciones se habían reducido en un 40%. (Cuando escasea el agua, las plantas reducen la transpiración disminuyendo el tamaño de las hojas.) Al llover menos, el suelo empezó a secarse una vez al año, y el hierro que contiene se oxidó y se volvió rojizo. Esos suelos se convirtieron en las franjas rojas que hoy vemos en las laderas. Después, en el momento culminante del MTPE, los suelos rojos desaparecieron, pero eso no se debió a que el clima se volviera más húmedo en general, dice Wing, sino a que las lluvias eran más concentradas, como los monzones. Los ríos de la cuenca se desbordaban constantemente, inundaban el campo y arrastraban el suelo antes de que pudiera acumularse.

En los Pirineos orientales, Birger Schmitz ha hallado espectaculares indicios de inundaciones catastróficas durante el MTPE. Con su colega Victoriano Pujalte, de la Universidad del País Vasco en Bilbao, localizó el máximo de carbono en la base de una formación rocosa que si bien se encuentra ahora en lo alto de la montaña, entonces probablemente estaba en una llanura costera. Multitud de piedras se desprendieron de las montañas y fueron arrojadas sobre una vasta llanura aluvial, que en opinión de los científicos tenía varios miles de kilómetros cuadrados de extensión. Algunas piedras medían medio metro de diámetro y solo pudieron ser transportadas por una corriente de agua excepcionalmente violenta. Depositadas a lo largo de los siglos por las crecidas de los ríos, son como huellas fósiles de la energía de la atmósfera en un período de efecto invernadero.

Mientras los árboles de la familia de las leguminosas florecían en la cuenca del Bighorn, en los océanos prosperaba Apectodinium, un dinoflagelado hoy extinguido. Los dinoflagelados son organismos unicelulares que forman parte del plancton, y algunos de ellos dan lugar hoy a proliferaciones tóxicas conocidas como mareas rojas. En invierno las células de Apectodinium se enquistaban y caían al fondo del mar. A la primavera siguiente se abría en cada quiste una especie de trampilla por donde el organismo unicelular salía al exterior y ascendía a la superficie, dejando en el fondo el quiste vacío a la espera de que 56 millones de años después, Henk Brinkhuis, de la Universidad de Utrecht, y su colega Appy Sluijs lo reconocieran en las muestras de sedimentos.

Antes del MTPE, Brinkhuis y Sluijs han en­­contrado Apecdotinium solo en las regiones subtropicales. Pero en sedimentos del MTPE lo han documentado en todo el mundo, lo que confirma que los océanos se estaban calentando en todas partes. En el paleoceno la temperatura estival del agua en el océano Ártico era de unos 18 °C; durante el MTPE se disparó en torno a los 23. Nadar en ese mar debió de ser como ha­­cerlo en la actualidad en las latitudes medias de la costa atlántica, que a su vez (a juzgar por un testigo de sedimento de Nueva Jersey analizado también por Brinkhuis y Sluijs) debieron de ser como el Caribe. Hoy el agua de las profundidades oceánicas está apenas por encima del punto de congelación; durante el MTPE estaba alrededor de los 15 grados.

A medida que los océanos absorbían el dióxido de carbono que estaba calentando el planeta, el agua se fue volviendo más ácida, tal como sucederá durante los próximos cien años con el aumento de los niveles de CO₂. Así puede verse en algunos sedimentos del fondo del mar, a gran profundidad, donde el MTPE es tan evidente como en las franjas de la cuenca del Bighorn.

Durante el MTPE el océano acidificado disolvió el carbonato de calcio. Llegados a este punto el desenlace parece obvio: la acidificación del océano acabó con multitud de formas de vida, pues disolvió los esqueletos de los corales y las conchas de las almejas y de los foraminíferos, una perspectiva que muchos científicos pronostican para el siglo XXI. Pero el MTPE es más complejo que eso. Aunque los arrecifes coralinos del mar de Tetis (precursor de un Mediterráneo, que se extendía a través de Oriente Próximo) parecen haber sufrido enormemente, la única extinción masiva documentada del MTPE resulta bastante inesperada, ya que afectó apenas a la mitad de las especies de foraminíferos que vivían en el lodo del fondo marino. Eran especies cosmopolitas, adaptadas a una amplia variedad de condiciones, y capaces de resistir cualquier cosa que el MTPE les tuviera reservada.

Dado el grado de acidificación de los océanos, el equipo de Zachos ha calculado que una oleada inicial de unos 3 billones de toneladas de carbono inundó la atmósfera, y que luego 1,5 billones más se añadieron de forma gradual. La suma, unos 4,5 billones, se aproxima a la cantidad de carbono que se encuentra atrapado hoy en los yacimientos de combustibles fósiles. Esa oleada inicial equivale a unos tres siglos de emisiones de origen humano al ritmo actual. Aunque los datos no son concluyentes, la mayoría de los científicos cree que la liberación de carbono del MTPE fue más lenta, y duró varios miles de años.

Por muy rápida que fuera la liberación del carbono, los procesos geológicos para retirarlo de la atmósfera tuvieron que ser mucho más lentos. A medida que los carbonatos del fondo del mar fueron disolviéndose y contrarrestando la acidificación, el mar fue capaz de absorber más CO₂, y al cabo de unos siglos o milenios de la emisión repentina, el pico de carbono atmosférico había pasado. Entre tanto el CO₂ también se disolvía en las gotas de lluvia, que lixiviaban el calcio de las rocas y lo arrastraban al mar, donde se combinaba con los iones carbonato para producir más carbonato de calcio. El proceso, llamado meteorización, sucede constantemente, pero fue más rápido durante el MTPE, porque el clima era más cálido y la lluvia, más ácida. Poco a poco la lluvia limpió el exceso de CO₂ atmosférico y, con el tiempo, el carbono quedó atrapado en la piedra caliza en el fondo del mar. El clima volvió lentamente a su estado anterior. «Hoy pasa lo mismo con los combustibles fósiles –dice Zachos–. Estamos extrayendo lo que tardó millones de años en acumularse y lo estamos liberando en un parpadeo geológico. Con el tiempo el sistema volverá a atraparlo en las rocas, pero tardará cientos de miles de años en hacerlo.»

Matt Huber, experto en modelos climáticos que ha dedicado la mayor parte de su carrera al estudio del MTPE, ha intentado pronosticar lo que sucedería si el ser humano decide quemar todos los yacimientos de combustibles fósiles. Huber usa un modelo climático, desarrollado por el Centro Nacional de Investigación Atmosférica de Colorado, que es uno de los menos sensibles al CO2. Así y todo los resultados son infernales. En lo que sería «una previsión razonablemente optimista de un futuro sombrío», regiones donde actualmente vive la mitad de la humanidad se vuelven casi inhabitables. En gran parte de China, la India, sur de Europa y Estados Unidos, la temperatura media de verano superaría los 37 grados, de día y de noche, año tras año.

Según Huber, los climatólogos no suelen ha­­blar de esas negras previsiones a largo plazo, en parte porque los escépticos exageran las incertidumbres y los acusan de alarmistas. «Intentamos matizar lo que decimos –apunta–. Cuando vemos algo realmente malo, nos lo solemos reservar. En realidad las previsiones son, por término medio, mucho peores de lo que la gente piensa. Si seguimos por este camino, no hay duda. Vamos directos al eoceno. Y ya sabemos cómo fue.»

En el MTPE el calor empujó a las especies tropicales hacia los polos, y especies animales y vegetales de todos los continentes cruzaron los puentes terrestres y se mezclaron. En la cuenca del Bighorn aparecieron ungulados corredores, los antepasados de caballos y ciervos. Más tarde, quizá cuando el clima volvió a ser más húmedo y el bosque se cerró sobre los terrenos abiertos que habían favorecido a los corredores, aparecieron los primeros primates verdaderos.

Los humanos y los primates actuales somos descendientes de un primate del MTPE, del mismo modo que los perisodáctilos (caballos y rinocerontes) son descendientes de un ancestro que vivió en el MTPE, y los rumiantes artiodáctilos (ciervos, vacas, camellos y ovejas), de otro. Las especies que aparecieron en Bighorn pudieron haber migrado desde Asia, donde los especímenes fósiles son un poco más antiguos que los hallados en la cuenca. Esas especies, a su vez, descienden de otras que vivieron en el paleoceno. Pero hasta ahora no se conoce ningún fósil de ese período que los paleontólogos puedan catalogar como un primate o un caballo, y no es que no los hayan buscado, como me dijo Gingerich.

Durante el MTPE pasó algo muy extraño con algunos mamíferos: se volvieron enanos. Los caballos de Bighorn se redujeron hasta ser del tamaño de los gatos siameses; pero cuando el carbono se retiró de la atmósfera, crecieron de nuevo. No está claro si lo que determinó su reducción fue el calor o el propio CO₂. Pero de eso se deduce, según Gingerich, que los animales pueden evolucionar rápidamente en un ambiente cambiante. La primera vez que fue a la cuenca quería averiguar la procedencia de caballos y primates. Ahora cree que ambos grupos y los artiodáctilos son fruto del MTPE, y que los tres órdenes de mamíferos modernos adquirieron sus características distintivas en ese momento, durante el impulso evolutivo causado por el repentino aumento del carbono en la atmósfera.

Hoy, 56 millones de años después, los primates, entonces del tamaño de ratones o conejos, son los protagonistas. Han domesticado a otros descendientes del MTPE (caballos, vacas, cerdos y ovejas) y se han extendido con ellos por todo el planeta. Han avanzado más allá de la agricultura hacia unos modos de vida que, casi invariablemente, se alimentan de combustibles fósiles. En Polecat Bench, Gingerich y yo vimos numerosas torres de bombeo que subían y bajaban extrayendo el petróleo del cretácico, como hacen en toda la cuenca del Bighorn. Al este, en la cuenca del río Powder, gigantescas palas mecánicas arrancan el carbón del paleoceno.

El consumo de combustibles fósiles ha liberado más de 300.000 millones de toneladas de carbono desde el siglo XVIII, probablemente me­­nos de una décima parte de lo que aún queda en el suelo o de la cantidad liberada durante el MTPE. Aquel episodio no nos dice lo que sucederá con la vida en la Tierra si decidimos quemar el resto. (Las emisiones mundiales alcanzaron un nuevo récord el año pasado.) Tal vez haya un gran cambio evolutivo, como el que dio origen a nuestros antepasados primates; o quizás esta vez cause extinciones masivas, si consideramos las amenazas ya existentes que pesan sobre muchas especies. El MTPE solo sitúa nuestra decisión en una perspectiva a largo plazo. Dentro de decenas de millones de años, cualquiera que sea el destino de la humanidad, es posible que la vida en la Tierra sea diferente de lo que habría podido ser, solo porque durante unos siglos quemamos combustible para facilitarnos la vida.

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