Los cambios en la química del océano muestran cómo afecta el nivel del mar el ciclo global del carbono

barita marina

La deposición de carbonato en el océano abierto proviene del plancton marino

Un nuevo análisis de los isótopos de estroncio en los sedimentos marinos ha permitido a los científicos reconstruir las fluctuaciones en la química del océano relacionadas con las cambiantes condiciones climáticas durante los últimos 35 millones de años.

Los resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre el funcionamiento interno del ciclo global del carbono y, en particular, los procesos mediante los cuales se elimina el carbono del medio ambiente a través de la deposición de carbonatos.

"El estroncio es muy similar al calcio, por lo que se incorpora a las capas de carbonato de calcio de los organismos marinos", explicó la autora principal, Adina Paytan, profesora de investigación en el Instituto de Ciencias Marinas de la UC Santa Cruz.

Paytan y sus coautores analizaron las proporciones de diferentes isótopos de estroncio, incluidos los isótopos radiogénicos (producidos por la desintegración radiactiva) y los isótopos estables, que proporcionan información complementaria sobre los procesos geoquímicos. Descubrieron que la proporción de isótopos estables de estroncio en el océano ha cambiado considerablemente durante los últimos 35 millones de años, y todavía está cambiando hoy, lo que implica grandes cambios en la concentración de estroncio en el agua de mar.

"No está en un estado estable, por lo que no coincide lo que entra al océano y lo que sale", dijo Paytan. "La composición de estroncio del agua de mar cambia dependiendo de cómo y dónde se depositan los carbonatos, y eso está influenciado por los cambios en el nivel del mar y el clima".

Las fluctuaciones en las proporciones de isótopos de estroncio analizadas en este estudio reflejan el efecto combinado de cambios en el equilibrio global de los procesos geológicos, incluida la meteorización de las rocas en la tierra, la actividad hidrotermal, y la formación de sedimentos carbonatados en ambientes marinos tanto de aguas profundas como poco profundas y cercanas a la costa.

deposición de carbonatos

Imagen: Estas ilustraciones muestran cómo los cambios en el nivel del mar afectan la deposición de carbonatos y otros procesos en el ciclo global del carbono. Crédito: Maddison Wood

La deposición de carbonato en el océano abierto proviene del plancton marino, como los cocolitóforos y los foraminíferos, que forman sus conchas del mineral de carbonato de calcio calcita. En aguas poco profundas en las plataformas continentales, son más abundantes los corales duros y construyen sus esqueletos de un mineral diferente de carbonato de calcio, el aragonito, que incorpora más estroncio que la calcita.

"Cuando se forman los corales, eliminan el estroncio, y cuando están expuestos, este estroncio se arrastra y regresa al océano", dijo Paytan. "Con los cambios en el nivel del mar, queda expuesta más o menos de la plataforma continental donde crecen los corales, por lo que afecta la composición de estroncio del agua de mar".

La deposición de carbonato también retroalimenta el sistema climático, porque el océano absorbe dióxido de carbono de la atmósfera y la deposición de carbonato en escalas de tiempo geológicas elimina el carbono del sistema. El ciclo global del carbono y el dióxido de carbono atmosférico están estrechamente relacionados con el cambio climático, tanto a largo plazo como durante los altibajos recurrentes de los recientes ciclos de la edad de hielo.

"El nuevo tipo de información que podemos leer de los isótopos estables de estroncio nos permite ahora observar de cerca el final comercial del ciclo global del carbono, cuando el carbono se elimina del medio ambiente y se deposita en lechos de carbonato marino", dijo el coautor Mathis Hain, profesor asistente de ciencias terrestres y planetarias en UCSC.

"Estos hallazgos abren una nueva ventana para permitirnos ver cómo el ciclo global del carbono se ajustó al nivel del mar y al cambio climático a través del tiempo geológico", agregó. "Necesitaremos estos conocimientos para orientar nuestra respuesta a nuestra emergencia climática actual y para mitigar los peores efectos de la acidificación de los océanos".

Los investigadores pudieron reconstruir un registro sólido y detallado de variaciones de isótopos de estroncio en el agua de mar basándose en un análisis de barita marina extraída de núcleos de sedimentos de aguas profundas.

"Registros como este son fundamentales para comprender cómo opera nuestra tierra en tiempos geológicos", dijo la coautora Elizabeth Griffith de la Universidad Estatal de Ohio. "Nuestro equipo internacional trabajó en conjunto para crear este registro único y explicar su importancia a través de modelos matemáticos, para que podamos reconstruir los cambios en el pasado cuando las condiciones climáticas eran diferentes. La esperanza es conocer cómo podría funcionar nuestro planeta azul en el futuro".

Los hallazgos se han publicados el 26 de marzo en Science: A 35-million-year record of seawater stable Sr isotopes reveals a fluctuating global carbon cycle

Imagen de cabecera: La barita marina extraída de núcleos de sedimentos de aguas profundas, que se ve aquí en una imagen de microscopio electrónico de barrido, proporciona un registro de las variaciones en la química del océano a lo largo del tiempo geológico. Crédito: Adina Paytan

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