Burbujas de aire en hielo antártico explican por qué falta oxígeno

Burbujas de aire conservadas en hielo antártico durante 1,5 millones de años han revelado que la erosión glacial provocó la caída de oxígeno en nuestra atmósfera desde hace 800.000 años.

“Sabemos que los niveles de oxígeno atmosférico comenzaron a disminuir levemente a finales del Pleistoceno, y parece que los glaciares podrían tener algo que ver con eso”, dijo en un comunicado Yuzhen Yan de la Universidad de Rice, autor correspondiente de un estudio de geoquímica en burbujas de aire en hielo antártico publicado en Science Advances. “La glaciación se volvió más expansiva e intensa casi al mismo tiempo, y el simple hecho de que hay molienda glacial aumenta la meteorización”.

La meteorización se refiere a los procesos físicos y químicos que descomponen las rocas y los minerales, y la oxidación de los metales se encuentra entre los más importantes. La oxidación del hierro es un ejemplo. El óxido de hierro rojizo se forma rápidamente en las superficies de hierro expuestas al oxígeno atmosférico u O2.

“Cuando se exponen superficies cristalinas frescas del depósito sedimentario al O2, se produce un desgaste que consume oxígeno”, dijo Yan, investigador asociado postdoctoral en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Ambientales y Planetarias de Rice.

Otra forma en que los glaciares podrían promover el consumo de oxígeno atmosférico es exponiendo carbono orgánico que ha estado enterrado durante millones de años, dijo Yan.

Durante el doctorado de Yan. en los laboratorios de Michael Bender y John Higgins de la Universidad de Princeton, Yan trabajó en un estudio de 2016 dirigido por Daniel Stolper, ahora profesor asistente en la Universidad de California, Berkeley, que utilizó burbujas de aire en núcleos de hielo para mostrar que la proporción de oxígeno en la atmósfera de la Tierra se había reducido en aproximadamente un 0,2% en los últimos 800.000 años.

En el estudio de Science Advances, Yan, Higgins y sus colegas de la Universidad Estatal de Oregon, la Universidad de Maine y la Universidad de California en San Diego, analizaron burbujas en núcleos de hielo más antiguos para mostrar que la caída de O2 comenzó después de la duración de los ciclos glaciares de la Tierra más de se duplicó hace alrededor de 1 millón de años.

La edad de hielo en la que se encuentra la Tierra hoy comenzó hace unos 2,7 millones de años. Siguieron decenas de ciclos glaciares. En cada uno, los casquetes polares crecieron alternativamente, cubriendo hasta un tercio del planeta, y luego se retiraron hacia los polos. Cada ciclo duró alrededor de 40.000 años hasta hace aproximadamente 1 millón de años. Aproximadamente al mismo tiempo que el oxígeno atmosférico comenzó a disminuir, los ciclos glaciares comenzaron a durar alrededor de 100.000 años.

“La razón de la disminución es que la tasa de producción de O2 es menor que la tasa de consumo de O2”, dijo Yan. “Eso es lo que llamamos la fuente y el sumidero. La fuente es lo que produce O2, y el sumidero es lo que consume o arrastra O2. En el estudio, interpretamos que la disminución es un arrastre más fuerte del O2, lo que significa que se consume más”.

Yan dijo que la biosfera de la Tierra no contribuyó al declive porque está equilibrada, extrayendo tanto O2 de la atmósfera como produce. La meteorización, a escala global, es el proceso geológico más probable capaz de consumir suficiente exceso de O2 para dar cuenta de la disminución, y Yan y sus colegas consideraron dos escenarios para una mayor meteorización.

El nivel del mar global cae cuando los glaciares avanzan y aumenta cuando retroceden. Cuando la duración de los ciclos glaciares se duplicó, también lo hizo la magnitud de los cambios en el nivel del mar. A medida que avanzaban las costas, la tierra anteriormente cubierta por agua habría estado expuesta al poder oxidante del O2 atmosférico.

“Hicimos algunos cálculos para ver cuánto oxígeno podría consumir y descubrimos que solo podía representar alrededor de una cuarta parte de la disminución observada”, dijo Yan.

Debido a que la extensión de la cobertura de hielo no se conoce con precisión para cada ciclo glacial, existe un rango más amplio de incertidumbre sobre la magnitud de la meteorización química de la erosión glacial. Pero Yan dijo que la evidencia sugiere que podría extraer suficiente oxígeno para explicar la disminución.

“A escala mundial, es muy difícil de precisar”, dijo. “Pero hicimos algunas pruebas sobre cuánta meteorización adicional se necesitaría para explicar la disminución de O2, y no es irrazonable. Teóricamente, podría explicar la magnitud de lo que se ha observado”.

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