¿Por qué la atmósfera contenía tan poco dióxido de carbono durante la última Edad de Hielo hace 20.000 años? ¿Por qué subió cuando el clima del planeta se volvió más cálido? Hace unos 20.000 años, durante la última Edad del Hielo, la concentración atmosférica de CO2 fue claramente menor que en el siguiente periodo, en el que hubo un calentamiento. Las mediciones de los testigos de hielo antárticos ya lo mostraron hace dos décadas, cuando se descubrió que esta estrecha relación entre el dióxido de carbono y la temperatura ha existido en los últimos 800.000 años: con bajas concentraciones de CO2 durante las glaciaciones y con valores más altos de CO2 durante los períodos cálidos. Pero quedaban por responder las preguntas sobre donde se ocultaba el dióxido de carbono durante las Edades del Hielo y cómo llegó a la atmósfera cuando éstas terminaron.
El artículo Ventilation of the deep Southern Ocean and deglacial CO2 rise, publicado en el año 2010, afirma que se ha encontrado la posible fuente de un enorme "eructo" de dióxido de carbono que ocurrió hace unos 18.000 años y que ayudó a poner fin a la última edad de hielo.
Estos resultados proporcionan la primera prueba concreta de que el dióxido de carbono se mantuvo bloqueado en las profundidades del océano durante la última edad de hielo, convirtiendo el mar en un depósito "estancado" de carbono, algo que los científicos han sospechado durante mucho tiempo, pero que hasta ahora carecían de los datos para apoyar esta teoría.
Trabajando sobre un testigo de sedimentos marinos recuperados del fondo del Océano Austral entre la Antártida y Sudáfrica, dataron mediante radiocarbono unas conchas provenientes de diminutas criaturas marinas llamadas foraminíferos. Al medir la cantidad de carbono 14 en las conchas de los foraminíferos bentónicos, y al comparar el resultado con la cantidad de C14 en la atmósfera de la época, fueron capaces de calcular el tiempo que el CO2 había estado encerrado en el océano. Mediante la vinculación de su testigo de sedimentos marinos con muestras de hielo de la Antártida, utilizando la señal de temperatura registrada en ambos archivos, también compararon sus resultados directamente con el registro de la variabilidad atmosférica de CO2 de los testigos de hielo del pasado.
Los resultados muestran que durante la última Edad del Hielo, hace unos 20.000 años, el dióxido de carbono disuelto en el agua profunda que circula alrededor de la Antártida se mantuvo bloqueado durante mucho más tiempo que en la actualidad. Si una cantidad suficiente de las profundidades del océano se comportara de la misma manera, se podría explicar cómo los procesos de mezcla en el océano bloquean más dióxido de carbono durante los períodos glaciales.
Debido a que el océano es un depósito de carbono grande y dinámico, desde hace tiempo se sospechaba que los cambios en la circulación oceánica deben haber jugado un papel importante en estos grandes cambios en la concentración del CO2 atmosférico. Además, se supone que el Océano Austral, alrededor de la Antártida, ha sido un importante centro de esta acción, porque aquí es donde el agua profunda puede subir hasta la superficie del mar y, una vez allí, “soltar” su CO2 a la atmósfera.
Se cree que durante las eras glaciales se mantuvo bloqueado más CO2 en las profundidades del océano que en las épocas cálidas, y que impulsos o eructos de CO2 del Océano Austral profundo ayudaron a desencadenar un deshielo global aproximadamente cada 100.000 años. El tamaño de estos impulsos fue más o menos equivalente a la variación de CO2 experimentado desde el inicio de la revolución industrial.
Si esta teoría es correcta, se puede esperar observar grandes transferencias de carbono del océano a la atmósfera al final de cada edad de hielo. Esto podría evidenciarse comparando las concentraciones relativas de radiocarbono (carbono 14) en el océano y la atmósfera. El isótopo carbono 14 se descompone con el tiempo y por lo tanto cuanto más tiempo el carbono haya estado bloqueado en las profundidades del mar, menos carbono 14 contiene.
Además de proporcionar pruebas de la rápida liberación de dióxido de carbono durante la desglaciación, la investigación ilustra cómo la circulación oceánica puede cambiar significativamente en un espacio relativamente corto de tiempo.
La reconstrucción de la historia de la ventilación las aguas profundas a partir de la edad de los foraminíferos se muestra en la figura siguiente. En la curva D observamos que las aguas profundas del sector atlántico del Océano Austral tenían un tiempo de ventilación respecto de las aguas de superficie (B-P) de ~ 1630 años antes del Heinrich Stadial 1 (HS1), hace unos 17.900 años, mientras que este tiempo es actualmente de ~ 600 años. En la curva E vemos que el tiempo de ventilación de las aguas profundas respecto de la atmósfera (B – Atm) fue aumentando hasta llegar a 3.500 años antes del HS1, mientras que este tiempo es, actualmente, de 1.200 años.
Durante el último período glacial y, en particular, en el Último Máximo Glacial, la escala de tiempo de intercambio de carbono entre la atmósfera y el océano Austral profunda por lo tanto, parece haber superado la de las regiones actualmente peor ventiladas de las profundidades del Pacífico Norte. Este aumento en la escala de tiempo de ventilación de las profundidades del mar pudo aumentar la capacidad de secuestro de carbono de las profundidades del océano durante el último período glacial, lo que ayudó a reducir el CO2 atmosférico.
Cambios en la ventilación del agua profunda en el sector atlántico del Océano Austral.
A – CO2 atmosféricoB – flujos de salinidad del mar, que dan una indicación sobre el hielo marino antártico
C – medidas de δ13C atmosférico
D – tiempo de ventilación de las aguas profundas respecto a las aguas de superficie
E – tiempo de ventilación de las aguas profundas respecto de la atmósfera
Eje de abscisas: PB-YD = Preboreal – Dryas reciente; B-A = Bølling-Allerød; HS1 = Heinrich Stadial 1
En el curso de la desglaciación, entre la última Edad del Hielo y el final del Pre-Boreal/Dryas Reciente (PB-YD), el tiempo de ventilación del agua profunda disminuyó gradualmente. Esta tendencia a largo plazo hacia una mejor ventilación del agua profunda se produjo en paralelo con una tendencia general hacia el aumento de CO2 atmosférico (curva A), una reducción gradual de producción de hielo marino antártico (curva B), y, en general, un ∂ 13C del CO2 atmosférico cada vez más negativo (curva C). Este intervalo de tiempo que coincide con un amplio "mínimo" de ∂13C, en los foraminíferos planctónicos del Pacífico Ecuatorial Oriental, que ha sido interpretado como el reflejo de una combinación de aumento de la surgencia en latitudes bajas y el aumento de la nutrientes remineralizados provenientes del Océano Austral. Todos estos registros son coherentes, con un "cambio de modelo" en el intercambio de CO2 entre el interior del océano y la atmósfera durante la última glaciación, dando lugar a un mayor intercambio entre la atmósfera y un depósito de carbono marino que se agotó completamente en ∂ 13C y D14C.
Sin embargo, inspeccionando más de cerca la figura, también podemos ver que las tendencias de CO2, del hielo marino antártico, del ∂13C del CO2 atmosférico, y de la ventilación de aguas profundas no son monótonas. Durante la inversión Bølling-Allerød, el CO2 y el ∂13C del CO2 revirtieron su tendencia creciente, mientras que D14Catm sufrió una pausa en su rápido descenso. Con el fin de explicar por qué se produjeron estos cambios, se identifican tres conjuntos de condiciones:
- Último Periodo Glacial Máximo, máxima extensión del hielo marino antártico, en relación con el carácter excepcional de la edad del agua profunda circumpolar (CDW = circumpolar deep water), edad que es muy estable durante el período, lo que tiene como consecuencia unas bajas emisiones de CO2,
- HS1 y YD, con un retroceso del hielo marino antártico conjuntamente con un agua profunda circumpolar (CDW) relativamente envejecida y un aumento del CO2,
- ACR / Bølling Allerød, el hielo marino antártico es reducido pero en expansión conjuntamente con un agua profunda circumpolar (CDW) muy joven y un CO2 más elevado pero bastante estable.
Ilustración esquemática de los cambios en la circulación del Océano Sur durante la última desglaciación (con el sur a la izquierda)
A- la circulación modernaB- la circulación durante la última edad del hielo
C- la circulación durante el episodio Heinrich Stadial 1 (HS1)
D- la circulación durante el episodio Bølling-Allerød
Estos descubrimientos subrayan el hecho de que el océano es un depósito de carbono grande y dinámico. Esto tiene implicaciones para las propuestas para bombear dióxido de carbono hacia las profundidades del mar como una forma de lucha contra el cambio climático, por ejemplo. Este dióxido de carbono finalmente volverá a subir a la superficie, y cuánto tiempo tardaría en hacerlo depende del estado de la circulación de los océanos, como lo demuestra lo sucedido en la última glaciación.
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