La sorprendente relación entre los patrones orbitales de la Tierra y un evento de paleocalentamiento

Un equipo internacional de científicos descubrió que los cambios en la órbita de la Tierra que favorecen condiciones más cálidas pueden haber ayudado a desencadenar el rápido calentamiento global conocido como Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM) hace 56 millones de años.

Un equipo internacional de científicos sugirió que los cambios en la órbita de la Tierra que provocaron el calentamiento pueden haber jugado un papel en el desencadenamiento del rápido calentamiento global que ocurrió hace 56 millones de años. Este evento, conocido como Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM), es un análogo del cambio climático actual.

dijo Lee Kump, profesor de ciencias de la tierra en Universidad Estatal de Pensilvania. «Ha habido mucho interés en encontrar una mejor resolución de esta historia, y nuestro trabajo aborda preguntas importantes sobre la causa del evento y la tasa de emisiones de carbono».

El equipo de científicos estudió muestras de núcleos de un registro bien conservado de PETM cerca de la costa de Maryland utilizando tulipología, un método para datar capas sedimentarias basado en patrones orbitales que ocurren durante largos períodos de tiempo, conocidos como ciclos de Milankovitch.

Penn State está trabajando en una muestra central

Victoria Fortes (derecha), entonces estudiante de posgrado en Penn State, y Jean Self Trail, geóloga investigadora del USGS, trabajan en una muestra central del sitio de Howards Tract en Maryland. Crédito: Pensilvania

Descubrieron que la forma de la órbita de la Tierra, o la excentricidad, y la oscilación en su rotación, o su magnitud, favorecieron las condiciones más cálidas al comienzo del período Betem, y que juntas estas configuraciones orbitales pueden haber jugado un papel en desencadenar la evento.

«Un desencadenante orbital puede haber desencadenado la liberación de carbono que causó muchos grados de calentamiento global durante el período PETM en lugar de la explicación actualmente más popular de que los supervolcanes liberaron carbono y desencadenaron el evento», dijo Coombe, John Lyon, Decano de la Escuela de Ciencias Minerales y de la Tierra.

Los resultados publicados en la revista

“This study allows us to refine our carbon cycle models to better understand how the planet reacts to an injection of carbon over these timescales and to narrow down the possibilities for the source of the carbon that drove the PETM,” said Mingsong Li, assistant professor in the School of Earth and Space Sciences at Peking University and a former assistant research professor of geosciences at Penn State who is lead author on the study.

A 6,000-year onset, coupled with estimates that 10,000 gigatons of carbon were injected into the atmosphere as the greenhouse gases carbon dioxide or methane, indicates that about one and a half gigatons of carbon were released per year.

“Those rates are close to an order of magnitude slower than the rate of carbon emissions today, so that is cause for some concern,” Kump said. “We are now emitting carbon at a rate that’s 5 to 10 times higher than our estimates of emissions during this geological event that left an indelible imprint on the planet 56 million years ago.”

The scientists conducted a time series analysis of calcium content and magnetic susceptibility found in the cores, which are proxies for changes in orbital cycles, and used that information to estimate the pacing of the PETM.

Earth’s orbit varies in predictable, calculable ways due to gravitational interactions with the sun and other planets in the solar system. These changes impact how much sunlight reaches Earth and its geographic distribution and therefore influence the climate.

“The reason there’s an expression in the geologic record of these orbital changes is because they affect climate,” Kump said. “And that affects how productive marine and terrestrial organisms are, how much rainfall there is, how much erosion there is on the continents, and therefore how much sediment is carried into the ocean environment.”

Erosion from the paleo Potomac and Susquehanna rivers, which at the onset of the PETM may have rivaled the discharge of the Amazon River, carried sediments to the ocean where they were deposited on the continental shelf. This formation, called the Marlboro Clay, is now inland and offers one of the best-preserved examples of the PETM.

“We can develop histories by coring down through the layers of sediment and extracting specific cycles that are creating this story, just like you could extract each note from a song,” Kump said. “Of course, some of the records are distorted and there are gaps — but we can use the same types of statistical methods that are used in apps that can determine what song you are trying to sing. You can sing a song and if you forget half the words and skip a chorus, it will still be able to determine the song, and we can use that same approach to reconstruct these records.”

Reference: “Astrochronology of the Paleocene-Eocene Thermal Maximum on the Atlantic Coastal Plain” by Mingsong Li, Timothy J. Bralower, Lee R. Kump, Jean M. Self-Trail, James C. Zachos, William D. Rush and Marci M. Robinson, 24 September 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-33390-x

The study was funded by the National Key R&D Program of China and the Heising-Simons Foundation.

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