Sedimentos de aguas profundas revelan el caos del sistema solar

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el buque JOIDES Resolution extrajo los sedimentos

Un importante avance en la datación de archivos geológicos

Un día es el momento para que la Tierra haga una rotación completa sobre su eje, un año es el momento para que la Tierra haga una rotación alrededor del Sol: recordatorios de que las unidades básicas de tiempo y los períodos en la Tierra están íntimamente relacionados con el movimiento de nuestro planeta en el espacio relativo al sol. De hecho, vivimos principalmente al ritmo de estos ciclos astronómicos.

Lo mismo ocurre con los ciclos climáticos. Los ciclos de la luz solar diaria y anual provocan familiares cambios en la temperatura y las estaciones. En escalas de tiempo geológicas (miles a millones de años), las variaciones en la órbita de la Tierra son los marcapasos de las edades de hielo (los llamados ciclos de Milankovitch). Los cambios en los parámetros orbitales incluyen la excentricidad (la desviación de una órbita circular perfecta), que se puede identificar en los archivos geológicos, al igual que una huella digital.

La datación de los archivos geológicos ha sido revolucionada por el desarrollo de una llamada escala de tiempo astronómica, un "calendario" del pasado que proporciona edades de períodos geológicos basados ??en la astronomía. Por ejemplo, los ciclos en mineralogía o química de los archivos geológicos pueden coincidir con los ciclos de una solución astronómica (parámetros astronómicos calculados en el pasado desde el cálculo de las órbitas planetarias hacia atrás en el tiempo). La solución astronómica tiene un reloj incorporado y, por lo tanto, proporciona una cronología precisa para el registro geológico.

Sin embargo, los geólogos y los astrónomos han luchado por extender la escala de tiempo astronómica más allá de unos cincuenta millones de años debido a un importante obstáculo: el caos del sistema solar, que hace que el sistema sea impredecible más allá de cierto punto.

En un nuevo estudio publicado en la revista Science, Richard Zeebe de la Universidad de Hawai'i en Manoa y Lucas Lourens de la Universidad de Utrecht ofrecen ahora una manera de superar el obstáculo. El equipo utilizó registros geológicos de núcleos de perforación en aguas profundas para restringir la solución astronómica y, a su vez, utilizó la solución astronómica para extender la escala de tiempo astronómico en aproximadamente 8 millones de años. La aplicación adicional de su nuevo método promete llegar aún más atrás en el tiempo, un paso y un registro geológico a la vez.

Por un lado, Zeebe y Lourens analizaron datos de sedimentos de núcleos de perforación en el Océano Atlántico Sur durante el Paleoceno tardío y el Eoceno temprano, hace aproximadamente 58-53 millones de años (Ma). Los ciclos de sedimentos mostraron una notable expresión de un parámetro particular de Milankovitch, la excentricidad orbital de la Tierra. Por otro lado, Zeebe y Lourens calcularon una nueva solución astronómica (denominada ZB18a), que mostró un acuerdo excepcional con los datos del núcleo de perforación del Atlántico Sur.

"Esto fue realmente sorprendente", dijo Zeebe. "Teníamos esta curva basada en datos de sedimentos de más de 50 millones de años perforados del fondo del océano y luego la otra curva basada completamente en la física y la integración numérica del sistema solar. Por lo tanto, las dos curvas se derivaron de manera completamente independiente, pero parecían gemelas idénticas".

Zeebe y Lourens no son los primeros en descubrir tal semejanza; el gran avance es que su ventana de tiempo es mayor a 50 Ma, donde las soluciones astronómicas no están de acuerdo. Probaron 18 diferentes soluciones publicadas, pero ZB18a ofrece la mejor coincidencia con los datos.

trayectorias caóticas en el sistema solar

Las implicaciones de su trabajo llegan mucho más lejos. Usando su nueva cronología, proporcionan una nueva era para el límite Paleoceno-Eoceno (56.01 Ma) con un pequeño margen de error (0.1%). También muestran que el inicio de un antiguo gran evento climático, el Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno (PETM), ocurrió cerca de un máximo de excentricidad, lo que sugiere para el evento un desencadenante orbital.

El PETM se considera el mejor paleoanálogo para la liberación de carbono antropogénico presente y futuro, aunque el desencadenante del PETM ha sido ampliamente debatido. Sin embargo, las configuraciones orbitales entonces y ahora son muy diferentes, lo que sugiere que los impactos de los parámetros orbitales en el futuro probablemente serán más pequeños que hace 56 millones de años.

Zeebe advirtió, sin embargo, que "nada de esto mitigará directamente el futuro calentamiento, por lo que no hay razón para minimizar las emisiones antropogénicas de carbono y el cambio climático".

Con respecto a las implicaciones para la astronomía, el nuevo estudio muestra huellas digitales inconfundibles del caos del sistema solar alrededor de hace 50 Ma. El equipo encontró un cambio en las frecuencias relacionadas con las órbitas de la Tierra y de Marte, afectando su modulación de amplitud (a menudo llamado "ritmo" en la música).

"Se puede escuchar la modulación de amplitud al afinar una guitarra. Cuando dos notas son casi iguales, esencialmente se escucha una frecuencia, pero la amplitud varía lentamente, eso es un ritmo", explicó Zeebe. En sistemas no caóticos, las frecuencias y los latidos son constantes a lo largo del tiempo, pero pueden cambiar y cambiar en sistemas caóticos (llamada transición de resonancia).

Zeebe agregó: "El cambio en los latidos es una clara expresión del caos, lo que hace que el sistema sea fascinante pero también más complejo. Irónicamente, el cambio en los latidos también es precisamente lo que nos ayuda a identificar la solución y extender la escala de tiempo astronómica".

Artículo científico: Solar System chaos and the Paleocene–Eocene boundary age constrained by geology and astronomy

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