Identifica un vínculo que faltaba entre la disponibilidad de fosfato y el nivel del mar
La Tierra posee un termostato natural que ha mantenido el planeta habitable durante más de 100 millones de años. Los científicos han tenido dificultades para explicar completamente cómo funciona, pero una nueva investigación identifica un vínculo que faltaba entre la disponibilidad de fosfato y el nivel del mar.
La temperatura influyó en el tamaño de los casquetes polares y en el nivel del mar. Los cambios en el nivel del mar determinaron la disponibilidad de este nutriente y controlaron la cantidad de carbono que se enterraba en el océano, lo que a su vez reguló la cantidad de dióxido de carbono que permanecía en la atmósfera y la temperatura del planeta.
Un nuevo estudio, del que Zunli Lu es coautor y profesor de ciencias de la Tierra y del medio ambiente en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Syracuse, analiza cómo las fluctuaciones del nivel del mar y el contenido de oxígeno disuelto controlaron la disponibilidad de fosfato en el océano y la acumulación de dióxido de carbono atmosférico durante los últimos 60 millones de años.
"Sabemos que el dióxido de carbono atmosférico disminuyó sustancialmente a medida que la Tierra se enfriaba en los últimos 60 millones de años, pero hemos comprendido muy poco sobre dónde terminó ese carbono", afirma la autora principal, Ros Rickaby, profesora de Ciencias de la Tierra en la Universidad de Oxford, en un artículo de prensa del departamento. "Nuestros resultados sugieren que el mayor enterramiento de carbono orgánico en los sedimentos marinos desempeñó un papel mucho más importante de lo que se creía anteriormente".
Imagen derecha: La relación entre el nivel del mar, Paq (negro) y el mínimo de O2 en la columna de agua (gris), según lo determinado por el modelado hipsográfico, se representa mediante curvas continuas. Crédito: Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2526409123
Cómo alimentó el océano el descenso del nivel del mar
La clave del estudio reside en el fósforo, específicamente en el fosfato, un nutriente esencial para la vida marina que los investigadores describen como una pieza del rompecabezas hasta ahora "invisible".
Con elevados niveles de mar, las amplias plataformas continentales atrapaban eficazmente el fosfato en los sedimentos poco profundos, privando al océano abierto de este nutriente. Con menos fosfato disponible, la productividad marina disminuyó, se enterró menos carbono orgánico en el fondo marino y el océano se oxigenó en exceso, mientras que el dióxido de carbono se acumuló en la atmósfera.
A medida que descendía el nivel del mar, esa dinámica se invirtió. La disminución de las plataformas continentales liberó más fosfato en la columna de agua, lo que propició una proliferación de vida marina. A medida que esa materia orgánica se hundía y se descomponía, consumía el oxígeno del agua hasta que comenzaron a surgir zonas con bajo contenido de oxígeno.
Cuando esas zonas con bajo contenido de oxígeno se extendieron hasta entrar en contacto con los sedimentos de la plataforma continental ricos en carbono, desencadenaron un ciclo de retroalimentación en el que las condiciones de bajo oxígeno provocaron una mayor liberación de fosfato de los sedimentos, lo que impulsó un mayor enterramiento de carbono orgánico y extrajo CO2 de la atmósfera.
"Nuestro coautor, Christian Bjerrum, estudió la relación entre el nivel del mar, el oxígeno oceánico y el fosfato mediante un modelo informático hace dos décadas", afirma Lu. "Finalmente, hemos logrado reunir los registros geológicos necesarios para poner a prueba esta hipótesis".
Un breve periodo de tiempo para el entierro
Los investigadores identificaron un punto óptimo a nivel del mar, aproximadamente entre 10 y 40 metros (33 y 131 pies) por encima del actual nivel del mar, donde esta retroalimentación era más intensa. En ese rango, las zonas de mínimo oxígeno coincidían precisamente con los sedimentos ricos en materia orgánica de la plataforma continental, maximizando así el enterramiento de carbono durante millones de años.
El equipo comparó estos patrones con 60 millones de años de datos geológicos, incluidos registros de isótopos de carbono, tasas de acumulación de fósforo en sedimentos de aguas profundas y un novedoso indicador de yodo a calcio desarrollado para reconstruir los niveles de oxígeno oceánico del pasado.
Imagen derecha: Los cocolitóforos son organismos microscópicos que habitan en el océano y desempeñan un papel crucial en la producción y el enterramiento de carbono orgánico. Crédito de la imagen: Dra. Alison Taylor
El laboratorio de Lu realizó las mediciones de yodo a calcio, una técnica que utiliza la química de antiguos foraminíferos, microscópicos organismos marinos conservados en sedimentos del fondo marino, para reconstruir las condiciones de oxígeno en la antigua columna de agua. Las muestras se analizaron mediante un espectrómetro de masas en la Universidad de Syracuse.
Cuando se interrumpió el circuito de retroalimentación
La época del Eoceno, que duró aproximadamente entre 56 y 34 millones de años atrás, destaca como un período en el que este mecanismo de enterramiento de carbono se desactivó prácticamente por completo. Los niveles del mar estaban en su punto más alto, las plataformas se inundaron, el fosfato fue enterrado eficientemente en sedimentos poco profundos y el océano estaba altamente oxigenado. Sin el circuito de retroalimentación, el carbono se acumuló en la atmósfera y el planeta permaneció caliente.
Según el estudio, a lo largo del tiempo geológico, la zona de enterramiento de carbono se ha reducido a medida que se han profundizado los rangos mínimos de oxígeno, un proceso que ha estabilizado progresivamente tanto el oxígeno atmosférico como el dióxido de carbono. Las oscilaciones entre el enterramiento de carbono y la acumulación atmosférica se han atenuado, lo que hace que el sistema climático de la Tierra sea cada vez más resistente.
Los nuevos hallazgos se basan en un conjunto de investigaciones del laboratorio de Lu que utilizan la relación yodo-calcio como indicador para reconstruir las pasadas condiciones de oxígeno en el océano.
Un estudio anterior, publicado en enero en Nature Geoscience, utilizó la misma técnica para revelar que los antiguos océanos tropicales eran ricos en oxígeno durante el eón Proterozoico —justo lo contrario del actual patrón— y que invirtió esa distribución un punto de inflexión planetario hace cientos de millones de años.
La investigación fue publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences: Shelf-invading low-oxygen waters control Cenozoic organic carbon burial rates
