Extractos de la conferencia pronunciada en l’Université de tous les savoirs por Vincent Courtillot
Vincent Courtillot es director del Instituto de Física de la Tierra y miembro de la Academia de Ciencias, explica: «A la pregunta planteada en el título de esta contribución, ¿Controlan las dinámicas del globo la evolución de las especies?, he intentado responder principalmente hablando de la expresión del vulcanismo en la superficie de la Tierra. Déjenme explicárselo»
El ejemplo de los trapps etíopes. la formación del altiplano etíope
El trabajo del geólogo y del geofísico es tratar de entender qué hay en el origen de estos enormes objetos que son las «grandes trampas» (erupciones volcánicas profundas).
Antes de nada, ¿Qué es un Trapp?
En geología, trapp o trap (del sueco trappa, escalera) es una denominación internacional para describir las formaciones de basalto que han fluido como resultado de erupciones volcánicas que inundaron grandes superficies de tierras o fondos oceánicos con lava. También se llaman traps basálticos o inundaciones basálticas (flood basalt).
¿Qué ocurrió en el interior de la Tierra, bajo la corteza, en el manto terrestre, para que se produjeran esos acontecimientos?
La última vez que se produjo una monstruosidad semejante en la superficie de la Tierra fue hace treinta millones de años. El vulcanismo correspondiente forma el altiplano etíope. Esta meseta volcánica, sobre la que se levanta Adis Abeba a dos mil metros de altitud (y de la que se encuentra un fragmento desprendido en el sur de Arabia, en Yemen), es un enorme volcán, formado hace treinta millones de años, no en la época de una gran extinción de especies, sino en la de una de las mayores crisis climáticas de la era terciaria.
Esto corresponde, en particular, al inicio real de las edades de hielo en la Antártida. Parece haber una relación entre el vulcanismo de los Trapps etíopes y el establecimiento de este particular régimen frío y glacial en el que todavía nos encontramos (aunque este momento de nuestra historia sea más una cómoda fase interglaciar que una fase glacial).
Los basaltos de inundación continentales a menudo se consideran evidencia fósil de cabezas de plumas del manto que inciden en la litosfera y se han relacionado con la ruptura continental. Muchos de estos basaltos de inundación entraron en erupción en un corto período de tiempo, del orden de 1 Millón de años, y aparentemente fueron sincrónicos con las crisis del clima global y con las extinciones masivas. Las trampas de Etiopía, uno de los últimos basaltos de inundación restantes para los que se disponía de pocos datos de este tipo. La mayor parte de las trampas, que se ha inferido que marcan la aparición de la cabeza de la pluma de Etiopía-Afar en la superficie de la Tierra, entraron en erupción hace aproximadamente 30 Millones de años, durante un período de 1 Millón de años o menos. Este fue el momento de un cambio a un clima global más frío y seco, un importante avance de la capa de hielo continental en la Antártida, la mayor caída del nivel del mar en el Terciario y extinciones significativas.
Poco después del establecimiento de los Trapps etíopes, un desgarro los atravesó. Por tanto, existe una clara relación entre la llegada de estas burbujas de magma a la superficie y los grandes momentos en los que los continentes se desgarraron en la superficie del globo, cuando se abrieron las cuencas oceánicas.
Así, el nacimiento de las tres grandes cuencas (norte, central y sur) del océano Atlántico corresponde a la aparición de tres puntos calientes y al establecimiento concomitante de tres grandes trampas (el norte de Groenlandia de las islas anglo irlandesas, las costas de América del Este y Marruecos, la cuenca del Paraná en América del Sur y Etendeka en África).
Como funciona el interior de la tierra
Como geofísico, aplico los métodos de la física al estudio de la Tierra para intentar comprender su dinámica interna. Por ello, me gustaría llevarles a un viaje difícil de imaginar: producir imágenes realistas del interior de la Tierra, donde hay altas temperaturas, altas densidades y una oscuridad total, no es fácil.
Además, las películas que han intentado evocar un viaje al interior de la Tierra son en su mayoría bastante decepcionantes. Sin embargo, vamos a pensar en nuestro camino a seis mil cuatrocientos kilómetros bajo tierra, al centro de la tierra.
El campo magnético orienta las brújulas en la superficie terrestre. Un pequeño peso impide que la aguja de la brújula se sumerja: el campo magnético de la Tierra tiende no sólo a orientarla hacia el norte, sino también a sumergirla
En París, por ejemplo, 64° por debajo de la horizontal. Existe una sencilla relación matemática entre la inclinación del campo magnético y la latitud en la que nos encontramos.
Esta propiedad es la que nos permite medir la deriva continental. Cuando el campo fosilizado por una roca de la India es típico de lo que ocurre a 30° de latitud sur, mientras que hoy esta roca está a 30° de latitud norte, deduzco que el subcontinente ha recorrido 60° de latitud, es decir, casi siete mil kilómetros de deriva de sur a norte. Así se utiliza la magnetización fosilizada en las rocas.
En medio de los océanos, la lava fluye constantemente a través de las llamadas crestas, enfriando y congelando la dirección del campo magnético de la Tierra.
El campo magnético de la tierra y sus inversiones
Si se desplaza un magnetómetro al fondo de los océanos, se observan alternancias magnéticas, en un sentido y en otro, que demuestran que el campo magnético de la Tierra no siempre ha apuntado al norte.
El campo magnético de la Tierra se ha invertido cientos de veces a lo largo de su historia. La última vez fue hace 780.000 años. La intensidad del campo magnético en Europa se ha reducido en un factor de 2 desde la época romana. Algunos se preguntan si el campo magnético de la Tierra no se invertirá dentro de 2.000 años. Sin embargo, es el campo que nos protege de los rayos cósmicos.
¿Es cuando el campo se invierte que las especies se extinguen?
Estas inversiones sucesivas están pintadas en el fondo del océano y es posible datarlas. En la actualidad, el campo se invierte con bastante frecuencia, con unas pocas inversiones por 1 Millón de años. Pero el campo no se invirtió durante casi 30 millones de años durante el Cretácico.
La variación de la frecuencia de las inversiones es muy irregular y se alternan largos periodos sin inversiones con otros más inestables.
Esta alternancia parece repetirse al cabo de 200 millones de años. El último período «quieto» duró de menos ciento veinte a menos 80 millones de años; el anterior, de menos 320 a menos 260 millones de años.
Resulta sorprendente que dos trampas muy grandes (India y Siberia) y las dos mayores extinciones de especies se produjeran poco después de estos períodos de gran calma magnética.
¿Podría el núcleo de la Tierra estar implicado en el desencadenamiento de estas gigantescas catástrofes que provocan extinciones masivas?
El núcleo de hierro líquido de la Tierra, que construye el campo magnético, tiene su propia dinámica; ¿está acoplado de alguna manera, a través del manto, con la superficie de la Tierra? ¿Cómo es posible este acoplamiento?
Los sismólogos, que registran constantemente los temblores en la superficie de la Tierra y utilizan las ondas de estos terremotos para escanear el interior, como con los rayos X, son capaces de realizar una tomografía del manto.
Este manto no es homogéneo, como se creía, sino que está formado por grandes masas algo informes, más pesadas y frías, que son sin duda trozos de placas litosféricas reinyectadas en el interior de la Tierra.
Hace tiempo que sabemos que estas placas pueden hundirse hasta una profundidad de 700 km; ahora nos damos cuenta de que, de hecho, a veces pueden hundirse hasta la base del manto, amontonándose en forma de verdaderos cementerios: cementerios de placas oceánicas a 2.900 km por debajo de nuestros pies. Esta masa enorme, fría y pesada se posa en la superficie del núcleo, en el que se crea el campo magnético.
La Tierra es un objeto que se enfría; la forma normal en que se enfría es mediante la convección global del manto, acompañada de la deriva continental: la formación de la corteza, el flujo de calor, los terremotos y las erupciones volcánicas son expresiones de este enfriamiento.
Al parecer, este sistema no es capaz de deshacerse del calor con la suficiente eficacia. De vez en cuando, otro modo de convección de la materia conduce a la formación de estas enormes inestabilidades que transportan muy rápidamente una gran cantidad de materia, y con ella una gran cantidad de calor, a la superficie.
El núcleo intenta deshacerse de su calor y un aislante lo impide. A continuación, las heterogeneidades del manto inferior se calientan, se vuelven más ligeras y, en ocasiones, pueden volverse inestables y elevarse.
Desgraciadamente, la sismología aún no nos permite ver estas inestabilidades.
La figura muestra una sección transversal del interior de la Tierra. Muestra estas inestabilidades en la base del manto, formadas por materiales ligeros que quizá puedan llegar a la superficie, desencadenar las erupciones de las trampas y provocar nuestras famosas extinciones.
Todo el sistema terrestre (manto, descenso de placas frías, ascenso de inestabilidades calientes, vulcanismo catastrófico, evolución de las especies biológicas) formaría entonces un gran conjunto acoplado.
Una catástrofe ecológica causada por los volcanes submarinos
A través de una reacción en cadena, las erupciones volcánicas submarinas han provocado la desaparición del oxígeno disuelto en los océanos, lo que ha llevado a una extinción masiva de varias especies marinas, tanto animales como vegetales.
El estudio de esta extinción podría ayudarnos a comprender mejor las interacciones entre los océanos y la atmósfera, especialmente en el contexto del calentamiento global.
Hace 93,5 millones de años, cuando los dinosaurios dominaban la tierra, se produjo una extinción marina cuyas causas exactas se desconocían hasta ahora.
Pero los geoquímicos canadienses Steven Turgeon y Robert Creaser -ambos de la Universidad de Alberta en Edmonton- creen haber encontrado la respuesta a este misterio estudiando rocas de esa época lejana.
Comparando muestras de roca de una cantera de Italia y de la costa de Sudamérica, los científicos observaron un fuerte aumento del elemento químico pesado osmio, del que se descubrió que el 97% procedía de una fuente volcánica. Como estas muestras estaban geográficamente muy distantes, era probable que el origen fuera un evento global.
Basándose en su análisis geoquímico, Steven Turgeon y Robert Creaser reconstruyeron la secuencia de eventos. Según estos expertos, los volcanes submarinos de la región del Caribe desencadenaron una reacción en cadena que provocó la desaparición del oxígeno de los océanos.
Al principio, el vulcanismo submarino liberó nutrientes y dióxido de carbono, lo que favoreció el desarrollo de especies vegetales y animales en los océanos, en particular el plancton. Posteriormente, la muerte de estos organismos habría consumido una gran cantidad de oxígeno, provocando lo que los especialistas han denominado «evento anóxico oceánico 2«.
Según los trabajos de los geoquímicos canadienses, habrían transcurrido como máximo 23.000 años entre las erupciones submarinas en el Caribe y la desaparición de muchas especies en los océanos.
En el comunicado de prensa de la Universidad de Alberta, Steven Turgeon señala que este evento sería estrictamente «terrestre«, a diferencia de la mayoría de las extinciones masivas de especies en la historia de la Tierra que están asociadas a impactos de meteoritos.
Especialmente interesante en estos días en los que se habla constantemente del calentamiento global, Turgeon señala que los eventos anóxicos se producen durante los períodos de clima muy cálido cuando hay un aumento de los niveles de dióxido de carbono.
El geoquímico señala, sin embargo, que este evento anóxico tuvo el efecto de enfriar el clima y reducir el nivel de dióxido de carbono, porque la descomposición de los organismos marinos «atrapó» el carbono en el fondo del océano y formó una importante fuente de petróleo en el proceso.
– Este estudio de Steven Turgeon y Robert Creaser fue publicado en la revista Nature: Cretaceous oceanic anoxic event 2 triggered by a massive magmatic episode.
Según los dos geoquímicos de la Universidad de Edmonton (Canadá), la extinción de la vida marina hace 93,5 millones de años fue causada por una gran actividad volcánica en los océanos. Sus aguas se habrían vuelto anóxicas.
Utilizando el osmio como trazador geoquímico, dos geocientíficos, Steven Turgeon y Robert A. Creaser, creen haber determinado la causa del evento anóxico oceánico global 2 (OAE 2), en el límite Cenomaniano -Turoniano (Cretácico Superior).
Según explican en Nature, el osmio se encontró en cantidades significativas en los famosos esquistos negros que se depositaron en el Cretácico Superior y que se encuentran asociados a los yacimientos de petróleo.
El aumento de la cantidad de osmio en el océano va acompañado de un aumento de la actividad volcánica.
Según ellos, durante este periodo habrían surgido colosales fuentes de lava submarina en la región del Caribe, lo que habría provocado, por un lado, un cambio en la geoquímica de los océanos y, por otro, la liberación de nutrientes favorables al desarrollo del plancton. Inicialmente, las aguas oceánicas habrían sufrido, como efecto directo de la geoquímica, una disminución de su contenido en oxígeno.
Como los nutrientes adicionales provocaron rápidamente un aumento de la biomasa, la descomposición de animales y plantas, que consume mucho oxígeno en el fondo de los océanos, empujó secundariamente las aguas oceánicas hacia la anoxia.
Como el descenso de los niveles de oxígeno provocó a su vez la muerte masiva de organismos vivos en determinadas regiones, el proceso se amplificó aún más hasta hacerse global y afectar a todos los océanos del mundo.
Una crisis temporal que demuestra las complejas retroalimentaciones en la escala de tiempo geológico, todos estos acontecimientos habrían ocurrido en un abrir y cerrar de ojos.
Paradójicamente, mientras el nivel de dióxido de carbono en el océano aumentaba, el nivel en la atmósfera disminuía, provocando un enfriamiento. En efecto, el carbono quedó atrapado en el fondo del océano con los animales y las plantas en descomposición que más tarde darían lugar a depósitos de petróleo.
Sin embargo, entre 10.000 y 50.000 años después, el nivel de CO2 en la atmósfera volvió a aumentar. El trabajo de estos investigadores aporta, por tanto, elementos adicionales para comprender el sistema terrestre, que se comporta como una gigantesca fábrica química con complejos bucles de retroalimentación en diferentes escalas de tiempo y espacio.
Entrevista a Vincent Courtillot. «Nouveau Voyage au Centre de la Terre«
En «Nouveau Voyage au Centre de la Terre«, el geofísico Vincent Courtillot critica la tesis ampliamente aceptada sobre las causas del cambio climático:
PREGUNTA:
En su opinión, ¿la temperatura media del planeta está bajando desde hace diez años?
RESPUESTA – Vincent Courtillot:
Es cierto, está demostrado, nadie puede negarlo: la temperatura media ha ido descendiendo desde 1998, cuando alcanzó un valor máximo que no se ha vuelto a alcanzar.
No podemos deducir de ello que el calentamiento observado durante el último siglo y medio no vaya a continuar: este calentamiento medio siempre ha sido muy irregular, con altibajos, y variable según las regiones.
Después de este episodio, la temperatura media puede empezar a subir de nuevo, o el descenso puede continuar durante algún tiempo.
No podemos saberlo. Lo único que podemos decir es que, desde hace diez años, la actividad del Sol está disminuyendo y, desde hace más de un año, apenas hay una mancha en la superficie de la estrella.
Así que puede haber una correlación. La única certeza es que el dióxido de carbono y el efecto invernadero no pueden ser los únicos culpables
A escala mundial, la temperatura ya había descendido entre 1940 y 1970, sin que la tasa de CO2 atmosférico hubiera dejado de aumentar. Gracias a Emmanuel Le Roy Ladurie, también sabemos que en un pasado no tan lejano, entre los años 900 y 1.100, la Tierra era al menos tan cálida como hoy.
PREGUNTA:
Los investigadores han demostrado que, en la historia climática del planeta, el aumento del nivel de dióxido de carbono ha seguido generalmente, y no ha precedido, al de la temperatura durante mil años.
RESPUESTA – Vincent Courtillot:
Se trata de una ley físico-química: cuanto más alta es la temperatura, menos puede absorber el agua los gases en solución.
Cuando se calienta, los océanos liberan CO2. No es el dióxido de carbono el que modula principalmente las variaciones de temperatura, sino que es el Sol (porque la órbita de la Tierra varía muy ligeramente bajo la influencia de la atracción de los planetas gigantes) el que provoca las variaciones de temperatura en la atmósfera y, con cierto desfase, en el océano.
Cuando el océano se calienta, libera CO2 como una botella de agua con gas; cuando se enfría, disuelve más gas y agota el CO2 de la atmósfera.
PREGUNTA:
¿Así que niega el fenómeno actualmente invocado, que usted califica de «políticamente correcto«, del calentamiento causado por el CO2 antropogénico?
RESPUESTA – Vincent Courtillot:
No. Porque no es imposible que este nuevo fenómeno contribuya al calentamiento observado. Tiendo a considerarlo como algo relativamente menor, aunque podría estar equivocado.
En cualquier caso, es probable que no sea el único implicado. El clima de la Tierra está sujeto a muchos factores, entre ellos la actividad solar, que en mi opinión se ha subestimado y empieza a revalorizarse: en los últimos cien años, la lenta evolución de la temperatura media puede correlacionarse con la evolución del Sol (medida, por ejemplo, por el número de manchas en su superficie).
El clima de la Tierra nunca ha permanecido estable durante largos períodos.
Ha habido un pequeño número de grandes glaciaciones, separadas con bastante regularidad por períodos de unos 100.000 años.
Entre estas edades de hielo, la Tierra ha sido en su mayoría un planeta cálido, a veces más cálido que el actual.
PREGUNTA :
Dado que estas fluctuaciones climáticas son naturales e inevitables, ¿no deberían tomarse medidas para reducir las emisiones de CO2, por ejemplo?
RESPUESTA – Vincent Courtillot:
Tal vez lo haya, pero por otras razones. Dado que las reservas de combustibles fósiles no son inagotables, es prudente aprender a prescindir de ellas.
Pero el intenso calentamiento que se predice no es seguro. Las previsiones del IPCC se basan con demasiada frecuencia en modelos matemáticos alimentados por datos imprecisos e incompletos.
Y si el calentamiento continuara según estas dudosas previsiones, en lugar de denunciar siempre los inconvenientes, deberíamos considerar también las ventajas, como el aumento de la producción agrícola.
El CO2 acelera el crecimiento de las plantas, lo que debería permitir alimentar a más personas. El nivel del mar lleva subiendo (de forma muy moderada y muy constante) desde hace cien años.
No hay motivos para temer que esta subida supere los 25 o 30 centímetros a finales de siglo, nada para que cunda el pánico.
En resumen, la humanidad se enfrenta a problemas mucho más preocupantes que el calentamiento global.
Entre ellas, el tratamiento de los residuos masivos en las civilizaciones cada vez más urbanas. O el acceso al agua potable, que es el reto más formidable del siglo XXI.
Estos son los verdaderos retos que deben movilizarnos con urgencia y para los que los geólogos pueden convertirse en proveedores de soluciones.
PREGUNTA:
Usted es geólogo, especialista en la «Tierra sólida«, como la llama, y especialmente en sus grandes profundidades. Por eso algunos le reprochan que se dedique a la climatología.
RESPUESTA – Vincent Courtillot:
Creo que he contribuido, junto con mis colegas, a sugerir que los fenómenos que tienen lugar en las grandes profundidades, e incluso en el centro de la Tierra, con el magnetismo del núcleo, influyen en el clima.
La descripción de estos fenómenos profundos ocupa tres cuartas partes de mi libro. Hay que tener en cuenta que cada una de las cuatro últimas grandes extinciones, una de las cuales implicó hasta el 99% de las especies vivas, que fueron aniquiladas de forma bastante brutal, se ha relacionado con gigantescas erupciones volcánicas («trampas»).
Las increíbles cantidades de lava expulsadas de las entrañas de la Tierra envenenaron la atmósfera y cambiaron el clima durante miles, incluso cientos de miles de años, sobre todo por su contenido en azufre.
Estas lavas basálticas, de varios kilómetros de grosor, se han encontrado solidificadas en zonas enormes, por ejemplo en la India y en Siberia.
Mucho más recientemente, en 1783, la erupción del Laki en Islandia, una especie de mini-trampa, expulsó 12 kilómetros cúbicos de lava en menos de un año, cuyo olor sulfuroso se ha olido al menos hasta el sur de Europa. Creo que los geólogos tienen mucho que aportar a los que estudian el clima…
“La Tierra es un objeto de enfriamiento; su forma normal de enfriamiento es la convección general del manto, acompañada de deriva continental: la formación de la corteza, el flujo de calor, terremotos, erupciones volcánicas son la expresión de este enfriamiento. Al parecer, este sistema no consigue deshacerse del calor de forma suficientemente eficiente. De vez en cuando, otro modo de convección de la materia conduce a la formación de estas enormes inestabilidades que muy rápidamente llevarán una parte significativa de la materia y con ella, una cantidad significativa de calor, a la superficie. » V. Courtillot
