El torio está ausente en antiguos sedimentos, por lo que el agua salina debe haber estado ausente
El Océano Ártico estaba cubierto por una plataforma de hielo de hasta 900 metros de espesor y estaba completamente lleno de agua dulce al menos dos veces en los últimos 150.000 años. Este sorprendente hallazgo es el resultado de una investigación a largo plazo realizada por científicos del Instituto Alfred Wegener y del MARUM.
Con un detallado análisis de la composición de los depósitos marinos, los científicos pudieron demostrar que el Océano Ártico y los mares nórdicos no contenían sal marina en al menos dos períodos glaciales. En cambio, estos océanos estaban llenos de grandes cantidades de agua dulce bajo un grueso escudo de hielo.
Esta agua podría luego ser liberada en el Atlántico Norte en períodos de tiempo muy cortos. Tales entradas repentinas de agua dulce podrían explicar las rápidas oscilaciones climáticas para las que no se había encontrado previamente una explicación satisfactoria.
Hace unos 60.000 a 70.000 años, en una parte particularmente fría del último período glacial, gran parte del norte de Europa y América del Norte estaban cubiertas por capas de hielo. La capa de hielo europea abarcaba una distancia de más de 5.000 kilómetros, desde Irlanda y Escocia a través de Escandinavia hasta el borde oriental del mar de Kara (Océano Ártico). En América del Norte, gran parte de lo que ahora se conoce como Canadá quedó enterrado bajo dos grandes capas de hielo. Groenlandia y partes de la costa del mar de Bering también estaban glaciadas.
¿Cómo era la situación del hielo aún más al norte, en el Océano Ártico? ¿Estaba cubierto por un espeso hielo marino, o tal vez con las lenguas de estas vastas capas de hielo flotando sobre él, mucho más allá del Polo Norte?
Hasta ahora, las respuestas científicas a estas preguntas han sido más o menos hipotéticas. En contraste con los depósitos en tierra, donde los cantos rodados erráticos, las morrenas y los valles glaciares son los hitos obvios de los glaciares, hasta ahora solo se han encontrado pocos rastros de grandes plataformas de hielo en el Océano Ártico.
Geocientíficos del Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI) del Instituto Alfred Wegener y del Centro MARUM de Ciencias Ambientales Marinas de la Universidad de Bremen han recopilado ahora pruebas existentes del Océano Ártico y los mares nórdicos, y las han combinado con nuevos datos para llegar a una sorprendente conclusión.
Según su estudio, las partes flotantes de las capas de hielo del norte cubrieron gran parte del Océano Ártico en los últimos 150.000 años. Una vez hace unos 70.000-60.000 años y también hace unos 150.000-130.000 años. En ambos períodos, el agua dulce se acumuló bajo el hielo, creando un Océano Ártico completamente dulce durante miles de años.
"Estos resultados significan un cambio real en nuestra comprensión del Océano Ártico en climas glaciares. Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se ha considerado una renovación completa del Océano Ártico y los mares nórdicos, que ocurre no solo una, sino dos veces", dice el primer autor, Dr. Walter Geibert, geoquímico del Instituto Alfred Wegener.
Imagen: En períodos glaciares con bajos niveles del mar, el intercambio con el Pacífico se detuvo y el intercambio con el Atlántico Norte se redujo extremadamente, mientras que la cuenca del Ártico aún recibía entrada de agua dulce. El intercambio solo podía ocurrir a través de puertas estrechas en Groenlandia-Escocia-Ridge. La secuencia de tres bocetos muestra (1) un período de renovación del Océano Ártico seguido de (2) la liberación de agua dulce al Atlántico Norte, cuando el agua salina ingresó al Océano Ártico y (3) el derretimiento repentino de la capa de hielo del Ártico al contacto con el agua atlántica relativamente cálida y salada. Crédito: Instituto Alfred Wegener / Martin Künsting
El torio está ausente en los sedimentos, por lo que el agua salina debe haber estado ausente
Su hallazgo se basa en análisis geológicos de diez núcleos de sedimentos de diferentes partes del Océano Ártico, el estrecho de Fram y los mares nórdicos. Los depósitos apilados reflejan la historia climática de los pasados glaciares. Al investigar y comparar los registros de sedimentos, los geocientíficos encontraron que faltaba un importante indicador, siempre en los mismos dos intervalos.
"En el agua de mar salina, la descomposición del uranio natural siempre da como resultado la producción del isótopo torio-230. Esta sustancia se acumula en el fondo del mar, donde permanece detectable durante mucho tiempo debido a su vida media de 75.000 años", explica Walter Geibert.
Por lo tanto, los geólogos suelen utilizar este isótopo de torio como reloj natural. "Aquí, su ausencia repetida y generalizada es el sorteo que nos revela lo sucedido. Según nuestro conocimiento, la única explicación razonable para este patrón es que el Océano Ártico se llenó de agua dulce dos veces en su historia más joven, en forma líquida y congelada", explica la coautora y micropaleontóloga Dra. Jutta Wollenburg, también del AWI.
Una nueva imagen del Océano Ártico
¿Cómo puede una gran cuenca oceánica, conectada por varios estrechos con el Atlántico Norte y el Océano Pacífico, volverse completamente dulce? "Tal escenario es perceptible si nos damos cuenta de que en los períodos glaciares, los niveles globales del mar eran hasta 130 m más bajos que en la actualidad, y las masas de hielo en el Ártico pueden haber restringido aún más la circulación del océano", declara el coautor del estudio, el profesor Ruediger Stein, geólogo del AWI y del MARUM.
Las conexiones poco profundas como el estrecho de Bering o las ensenadas del archipiélago canadiense estaban en ese momento sobre el nivel del mar, cortando por completo la conexión con el Océano Pacífico. En los mares nórdicos, los grandes icebergs o capas de hielo que se extienden hasta el fondo del mar restringieron el intercambio de masas de agua.
El flujo de los glaciares, el deshielo en verano y los ríos que desembocan en el Océano Ártico siguieron suministrando grandes cantidades de agua dulce al sistema, al menos 1.200 kilómetros cúbicos por año. Una parte de esta cantidad habría sido forzada a través de los mares nórdicos a través de las escasas conexiones estrechas y profundas en la cordillera Groenlandia-Escocia hacia el Atlántico norte, lo que impidió que el agua salada penetrara más al norte. Esto resultó en el endulzamiento del Océano Ártico.
Imagen: Representación simplificada del Océano Ártico y una capa de hielo de la edad de hielo con una representación exagerada de las profundidades reales del mar, cortadas a una profundidad constante para mostrar el estrechamiento de los pasos del mar a bajo nivel del mar y una posible superficie de contacto de una simplificada hoja de hielo (: Martin Künsting)
"Una vez que fallara el mecanismo de las barreras de hielo, el agua salina más pesada podría llenar el Océano Ártico nuevamente", dice Walter Geibert. "Creemos que luego podría desplazar rápidamente el agua dulce más liviana, lo que resultaría en una descarga repentina de la cantidad acumulada de agua dulce sobre el límite sur poco profundo de los mares nórdicos, Groenlandia-Escocia-Ridge, hacia el Atlántico norte".
Un concepto que asume que se almacenaron enormes cantidades de agua dulce en el Océano Ártico y que están disponibles para su rápida liberación ayudaría a comprender la conexión entre una variedad de pasadas fluctuaciones climáticas. También ofrecería una explicación de algunas aparentes discrepancias entre las diferentes formas de reconstruir los pasados niveles del mar.
"Los restos de los arrecifes de coral han apuntado a un nivel del mar algo más alto en ciertos períodos fríos de lo que sugerirían las reconstrucciones de los núcleos de hielo de la Antártida o las reconstrucciones de las conchas calcáreas de pequeños organismos marinos", explica Walter Geibert. "Si ahora aceptamos que es posible que el agua dulce no solo se haya almacenado en forma sólida en la tierra, sino que parte de ella también en forma líquida en el océano, las diferentes reconstrucciones del nivel del mar concuerdan mejor y podemos conciliar la ubicación de los arrecifes de coral con los cálculos del presupuesto de agua dulce".
La liberación de agua dulce del Océano Ártico también podría servir como explicación para algunos abruptos eventos de cambio climático durante el último período glacial. Durante tales eventos, las temperaturas en Groenlandia podrían aumentar de 8 a 10 grados centígrados en unos pocos años, y solo volverían a las frías temperaturas glaciales originales en el transcurso de cientos o miles de años.
“Vemos un ejemplo aquí de un punto de inflexión del pasado clima ártico del sistema de la Tierra. Ahora tenemos que investigar con más detalle cómo se interconectaron estos procesos y evaluar cómo este nuevo concepto del Océano Ártico ayuda a cerrar nuevas lagunas en nuestro conocimiento, en particular en vista de los riesgos del cambio climático provocado por el hombre", dice Walter Geibert.
Los hallazgos se informan en el último número de la revista Nature: Glacial episodes of a freshwater Arctic Ocean covered by a thick ice shelf
Imagen de cabecera: Impresión artística de la perspectiva desde el interior del océano glacial, con una vista desde abajo hacia Islandia y las Islas Feroe; en primer plano Jan Mayen, a la derecha Groenlandia. Una capa de hielo contrae los estrechos pasajes desde arriba. De hecho, estas profundidades oceánicas están completamente sin luz y los rayos de luz se muestran aquí para hacer visible el fondo del océano. (: Martin Künsting)
