Los científicos saben desde hace tiempo que la Tierra atraviesa ciclos de cambio climático. Debido a los cambios en la órbita de la Tierra, los factores geológicos y / o los cambios en la producción solar, la Tierra ocasionalmente experimenta reducciones significativas en su superficie y las temperaturas atmosféricas. Esto da como resultado períodos de glaciación a largo plazo, o lo que se conoce más coloquialmente como una "edad de hielo".
Estos períodos se caracterizan por el crecimiento y la expansión de las capas de hielo en la superficie de la Tierra, que ocurre cada pocos millones de años. Por definición, todavía estamos en la última gran edad de hielo, que comenzó durante la última época del Plioceno (hace unos 2,58 millones de años) y actualmente estamos en un período interglacial, caracterizado por la retirada de los glaciares.
Definición:
Si bien el término "edad de hielo" se usa a veces libremente para referirse a los períodos fríos en la historia de la Tierra, esto tiende a creer la complejidad de los períodos glaciares. La definición más precisa sería que las edades de hielo son períodos en los que las capas de hielo y los glaciares se expanden por todo el planeta, lo que corresponde a caídas significativas en las temperaturas globales y puede durar millones de años.
Durante una era de hielo, existen diferencias de temperatura significativas entre el ecuador y los polos, y también se ha demostrado que las temperaturas en los niveles de las profundidades marinas disminuyen. Esto permite que los grandes glaciares (comparables a los continentes) se expandan, cubriendo gran parte de la superficie del planeta. Desde la Era Pre-Cámbrica (hace unos 600 millones de años), las glaciaciones han ocurrido a intervalos ampliamente espaciales de unos 200 millones de años.
Historia de estudio:
El primer científico en teorizar sobre períodos glaciares pasados fue el ingeniero y geógrafo suizo del siglo XVIII Pierre Martel. En 1742, mientras visitaba un valle alpino, escribió sobre la dispersión de grandes rocas en formaciones erráticas, que los lugareños atribuyeron a los glaciares que una vez se extendieron mucho más. Explicaciones similares comenzaron a surgir en las décadas siguientes para patrones similares de distribución de rocas en otras partes del mundo.
Desde mediados del siglo XVIII en adelante, los académicos europeos comenzaron a contemplar el hielo como un medio para transportar material rocoso. Esto incluyó la presencia de rocas en las zonas costeras de los estados bálticos y la península escandinava. Sin embargo, fue el geólogo danés-noruego Jens Esmark (1762-1839) quien primero argumentó la existencia de una secuencia de glaciaciones mundiales.
Esta teoría fue detallada en un artículo que publicó en 1824, en el que propuso que los cambios en el clima de la Tierra (que se debieron a cambios en su órbita) fueron los responsables. Esto fue seguido en 1832 por el geólogo y profesor forestal alemán Albrecht Reinhard Bernhardi especulando sobre cómo las capas de hielo polar pudieron haber llegado hasta las zonas templadas del mundo.
Al mismo tiempo, el botánico alemán Karl Friedrich Schimper y el biólogo suizo-estadounidense Louis Agassiz comenzaron a desarrollar independientemente su propia teoría sobre la glaciación global, lo que llevó a Schimper a acuñar el término "edad de hielo" en 1837. A fines del siglo XIX, la teoría de la edad de hielo gradualmente comenzó a ganar una amplia aceptación sobre la noción de que la Tierra se enfrió gradualmente desde su estado original fundido.
Para el siglo XX, el polimático serbio Milutin Milankovic desarrolló su concepto de los ciclos de Milankovic, que vinculaba los cambios climáticos a largo plazo con los cambios periódicos en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Esto ofreció una explicación demostrable de las edades de hielo, y permitió a los científicos hacer predicciones sobre cuándo podrían ocurrir nuevamente cambios significativos en el clima de la Tierra.
Evidencia de edades de hielo:
Existen tres formas de evidencia para la teoría de la edad de hielo, que van desde la geológica y la química hasta la paleontológica (es decir, el registro fósil). Cada uno tiene sus beneficios e inconvenientes particulares, y ha ayudado a los científicos a desarrollar una comprensión general del efecto que las edades de hielo han tenido en el registro geológico durante los últimos miles de millones de años.
Geológico: La evidencia geológica incluye el rascado y el rascado de rocas, los valles tallados, la formación de tipos peculiares de crestas y la deposición de material no consolidado (morenas) y rocas grandes en formaciones erráticas. Si bien este tipo de evidencia es lo que condujo a la teoría de la edad de hielo en primer lugar, sigue siendo temperamental.
Por un lado, los períodos de glaciación sucesivos tienen diferentes efectos en una región, lo que tiende a distorsionar o borrar la evidencia geológica con el tiempo. Además, la evidencia geológica es difícil de fechar exactamente, causando problemas a la hora de obtener una evaluación precisa de cuánto tiempo han durado los períodos glaciales e interglaciales.
Químico: Esto consiste en gran medida en variaciones en las proporciones de isótopos en fósiles descubiertos en muestras de sedimentos y rocas. Para períodos glaciares más recientes, los núcleos de hielo se utilizan para construir un registro de temperatura global, en gran parte debido a la presencia de isótopos más pesados (que conducen a temperaturas de evaporación más altas). A menudo también contienen burbujas de aire, que se examinan para evaluar la composición de la atmósfera en ese momento.
Sin embargo, las limitaciones surgen de varios factores. Las más importantes son las proporciones de isótopos, que pueden tener un efecto de confusión en la datación precisa. Pero en lo que respecta a los períodos glaciales e interglaciales más recientes (es decir, durante los últimos millones de años), las muestras de núcleos de hielo y de sedimentos oceánicos siguen siendo la forma de evidencia más confiable.
Paleontológico: Esta evidencia consiste en cambios en la distribución geográfica de los fósiles. Básicamente, los organismos que prosperan en condiciones más cálidas se extinguen durante los períodos glaciales (o se vuelven altamente restringidos en latitudes más bajas), mientras que los organismos adaptados al frío prosperan en estas mismas latitudes. Ergo, cantidades reducidas de fósiles en latitudes más altas es una indicación de la propagación de las capas de hielo glacial.
Esta evidencia también puede ser difícil de interpretar porque requiere que los fósiles sean relevantes para el período geológico en estudio. También requiere que los sedimentos en amplios rangos de latitudes y largos períodos de tiempo muestren una correlación distinta (debido a los cambios en la corteza terrestre con el tiempo). Además, hay muchos organismos antiguos que han demostrado la capacidad de sobrevivir a los cambios en las condiciones durante millones de años.
Como resultado, los científicos confían en un enfoque combinado y múltiples líneas de evidencia siempre que sea posible.
Causas de las edades de hielo:
El consenso científico es que varios factores contribuyen al inicio de las glaciaciones. Estos incluyen cambios en la órbita de la Tierra alrededor del Sol, el movimiento de las placas tectónicas, variaciones en la salida solar, cambios en la composición atmosférica, actividad volcánica e incluso el impacto de meteoritos grandes. Muchos de estos están relacionados entre sí, y el papel exacto que cada obra está sujeta a debate.
Órbita de la tierra: Esencialmente, la órbita de la Tierra alrededor del Sol está sujeta a variaciones cíclicas a lo largo del tiempo, un fenómeno también conocido como ciclos Milankovic (o Milankovitch). Estos se caracterizan por las distancias cambiantes del Sol, la precesión del eje de la Tierra y la inclinación cambiante del eje de la Tierra, todo lo cual resulta en una redistribución de la luz solar recibida por la Tierra.
La evidencia más convincente para el forzamiento orbital de Milankovic corresponde estrechamente al período más reciente (y estudiado) en la historia de la Tierra (circa, durante los últimos 400,000 años). Durante este período, el momento de los períodos glaciales e interglaciales está tan cerca de los cambios en los períodos de fuerza orbital de Milankovic que es la explicación más ampliamente aceptada para la última edad de hielo.
Placas tectonicas:El registro geológico muestra una aparente correlación entre el inicio de las glaciaciones y las posiciones de los continentes de la Tierra. Durante estos períodos, se encontraban en posiciones que interrumpían o bloqueaban el flujo de agua tibia hacia los polos, permitiendo así que se formaran capas de hielo.
Esto a su vez aumentó el albedo de la Tierra, lo que reduce la cantidad de energía solar absorbida por la atmósfera y la corteza terrestre. Esto dio como resultado un ciclo de retroalimentación positiva, donde el avance de las capas de hielo aumentó aún más el albedo de la Tierra y permitió un mayor enfriamiento y más glaciación. Esto continuaría hasta que el inicio de un efecto invernadero terminara el período de glaciación.
Basado en épocas de hielo pasadas, se han identificado tres configuraciones que podrían conducir a una era de hielo: un continente sentado sobre el polo de la Tierra (como lo hace hoy la Antártida); un mar polar sin litoral (como lo está hoy el Océano Ártico); y un supercontinente que cubre la mayor parte del ecuador (como lo hizo Rodinia durante el período criogénico).
Además, algunos científicos creen que la cadena montañosa del Himalaya, que se formó hace 70 millones de años, ha desempeñado un papel importante en la edad de hielo más reciente. Al aumentar la precipitación total de la Tierra, también ha aumentado la velocidad a la que se ha eliminado el CO2 de la atmósfera (disminuyendo así el efecto invernadero). Su existencia también ha sido paralela a la disminución a largo plazo de la temperatura promedio de la Tierra en los últimos 40 millones de años.
Composición atmosférica: Existe evidencia de que los niveles de gases de efecto invernadero disminuyen con el avance de las capas de hielo y aumentan con su retirada. De acuerdo con la hipótesis de "Snowball Earth", en la que el hielo cubría por completo o casi el planeta al menos una vez en el pasado, la edad de hielo del Proterozoico tardío terminó con un aumento en los niveles de CO² en la atmósfera, que se atribuyó a la actividad volcánica. erupciones
Sin embargo, hay quienes sugieren que el aumento de los niveles de dióxido de carbono puede haber servido como mecanismo de retroalimentación, en lugar de ser la causa. Por ejemplo, en 2009, un equipo internacional de científicos produjo un estudio, titulado "El último máximo glacial", que indicaba que un aumento en la irradiancia solar (es decir, la energía absorbida por el Sol) proporcionó el cambio inicial, mientras que los gases de efecto invernadero representaron el magnitud del cambio
Grandes edades de hielo:
Los científicos han determinado que al menos cinco grandes glaciaciones tuvieron lugar en la historia de la Tierra. Estos incluyen la edad de hielo de Huronia, Criogenia, Andino-Sahariana, Karoo y Qauternary. La edad de hielo de Huronia se remonta a principios del Eón Protzerozoico, hace aproximadamente 2.4 a 2.100 millones de años, según la evidencia geológica observada al norte y al noreste del lago Hurón (y se correlaciona con los depósitos encontrados en Michigan y Australia Occidental).
La edad de hielo criogénica duró desde hace aproximadamente 850 a 630 millones de años, y fue quizás la más severa en la historia de la Tierra. Se cree que durante este período, las capas de hielo glacial llegaron al ecuador, lo que condujo a un escenario de "Tierra de bola de nieve". También se cree que terminó debido a un aumento repentino en la actividad volcánica que desencadenó un efecto invernadero, aunque (como se señaló) esto está sujeto a debate.
La edad de hielo andino-sahariana ocurrió durante el Ordovícico tardío y el período silúrico (hace aproximadamente 460 a 420 millones de años). Como su nombre lo indica, la evidencia aquí se basa en muestras geológicas tomadas de la cordillera Tassili n'Ajjer en el Sáhara occidental, y correlacionadas con la evidencia obtenida de la cadena montañosa andina en América del Sur (así como en la península arábiga y el sur Cuenca del Amazonas).
La edad de hielo de Karoo se atribuye a la evolución de las plantas terrestres durante el inicio del período Devónico (ca. 360 a 260 millones de años atrás) que causó un aumento a largo plazo en los niveles de oxígeno planetario y una reducción en los niveles de CO², lo que llevó a enfriamiento. Lleva el nombre de los depósitos sedimentarios que se descubrieron en la región de Karoo de Sudáfrica, con evidencia correlativa encontrada en Argentina.
La edad de hielo actual, conocida como la glaciación Plioceno-Cuaternaria, comenzó hace unos 2,58 millones de años durante el Plioceno tardío, cuando comenzó la propagación de las capas de hielo en el hemisferio norte. Desde entonces, el mundo ha experimentado varios períodos glaciales e interglaciales, donde las capas de hielo avanzan y retroceden en escalas temporales de 40,000 a 100,000 años.
La Tierra se encuentra actualmente en un período interglacial, y el último período glacial terminó hace unos 10.000 años. Lo que queda de las capas de hielo continentales que alguna vez se extendieron por todo el mundo ahora están restringidas a Groenlandia y la Antártida, así como a glaciares más pequeños, como el que cubre la isla de Baffin.
Cambio climático antropogénico:
El papel exacto desempeñado por todos los mecanismos a los que se atribuyen las glaciaciones, es decir, el forzamiento orbital, el forzamiento solar, la actividad geológica y volcánica, aún no se comprende por completo. Sin embargo, dado el papel del dióxido de carbono y otras emisiones de gases de efecto invernadero, ha habido una gran preocupación en las últimas décadas sobre los efectos a largo plazo que tendrá la actividad humana en el planeta.
Por ejemplo, en al menos dos grandes glaciaciones, la edad de hielo de Criogenia y Karoo, se cree que los aumentos y disminuciones en los gases de efecto invernadero atmosféricos han jugado un papel importante. En todos los demás casos, donde se cree que el forzamiento orbital es la causa principal de la terminación de la era de hielo, el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero todavía fue responsable de la retroalimentación negativa que condujo a un aumento aún mayor de la temperatura.
La adición de CO2 por la actividad humana también ha jugado un papel directo en los cambios climáticos que tienen lugar en todo el mundo. Actualmente, la quema de combustibles fósiles por los humanos constituye la mayor fuente de emisiones de dióxido de carbono (alrededor del 90%) en todo el mundo, que es uno de los principales gases de efecto invernadero que permite que tenga lugar el forzamiento radiativo (también conocido como el efecto invernadero).
En 2013, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica anunció que los niveles de CO² en la atmósfera superior alcanzaron las 400 partes por millón (ppm) por primera vez desde que comenzaron las mediciones en el siglo XIX. Basado en la tasa actual a la que crecen las emisiones, la NASA estima que los niveles de carbono podrían alcanzar entre 550 y 800 ppm en el próximo siglo.
Si el primer escenario es el caso, la NASA anticipa un aumento de 2.5 ° C (4.5 ° F) en las temperaturas globales promedio, lo que sería sostenible. Sin embargo, si este último escenario fuera el caso, las temperaturas globales aumentarán en un promedio de 4.5 ° C (8 ° F), lo que haría la vida insostenible para muchas partes del planeta. Por esta razón, se buscan alternativas para el desarrollo y la adopción comercial generalizada.
Además, según un estudio de investigación de 2012 publicado en Nature Geoscience- titulado "Determinación de la longitud natural del interglacial actual" - también se espera que las emisiones humanas de CO² difieran la próxima edad de hielo. Utilizando datos en la órbita de la Tierra para calcular la duración de los períodos interglaciales, el equipo de investigación concluyó que el próximo hielo (esperado en 1500 años) requeriría que los niveles atmosféricos de CO² permanezcan por debajo de alrededor de 240 ppm.
Aprender más sobre las edades de hielo más largas, así como los períodos glaciales más cortos que han tenido lugar en el pasado de la Tierra, es un paso importante para comprender cómo cambia el clima de la Tierra con el tiempo. Esto es especialmente importante ya que los científicos buscan determinar qué parte del cambio climático moderno es artificial y qué posibles contramedidas pueden desarrollarse.
Hemos escrito muchos artículos sobre la revista Ice Age for Space. Aquí, un nuevo estudio revela una pequeña era de hielo impulsada por el vulcanismo. ¿Un asteroide asesino condujo al planeta a una era de hielo? ¿Hubo una Tierra Slushball? ¿Y Marte está saliendo de una era de hielo?
Si desea obtener más información sobre la Tierra, consulte la Guía de exploración del sistema solar de la NASA en la Tierra. Y aquí hay un enlace al Observatorio de la Tierra de la NASA.
También hemos grabado un episodio de Astronomy Cast sobre el planeta Tierra. Escucha aquí, Episodio 51: Tierra y Episodio 308: Cambio climático.
Fuente:
- Wikipedia - Edad de hielo
- USGS - Nuestro continente cambiante
- PBS NOVA - ¿Qué desencadena la edad de hielo?
- UCSD: Earthguide - General Overview of the Ice Eges
- Live Science - Pleistocene Epoch: Hechos sobre la última glaciación
