La Tierra sólida, el aire y el agua todo funciona como un solo sistema
Vastas extensiones de volcanes ocultos debajo de los océanos se presumen por los científicos como los gigantes gentiles del planeta, rezumando lava lenta y constantemente a lo largo de las dorsales oceánicas. Pero un nuevo estudio muestra que sorprendentemente estallan en ciclos regulares, que van de dos semanas a 100.000 años y entran en erupción casi exclusivamente durante los primeros seis meses de cada año. Los pulsos - aparentemente ligados a cambios a corto y a largo plazo en la órbita de la tierra y los niveles del mar - pueden ayudar a desencadenar cambios naturales del clima.
Los científicos ya han especulado que los ciclos volcánicos en la tierra emiten grandes cantidades de dióxido de carbono que podrían influir en el clima; pero hasta ahora no había evidencia de ello en los volcanes submarinos. Los hallazgos sugieren que puede que tengan que ser ajustados los modelos naturales de la dinámica del clima de la tierra, y por extensión el cambio climático con influencia humana. El estudio aparece esta semana en la revista Geophysical Research Letters .
"La gente ha ignorado los volcanes del fondo marino en la idea de que su influencia es pequeña, pero eso es porque se supone que estan en un estado de equilibrio, pero no lo están", dijo la autora del estudio, la geofísico marina Maya Tolstoy del Observatorio de la Tierra de la Universidad de Columbia Lamont-Doherty. "Responden a dos fuerzas muy grandes y muy pequeñas, y nos dicen que tenemos que mirarlos mucho más de cerca".
Un estudio relacionado de esta semana por un equipo independiente en la revista Science refuerza la investigación de Tolstoy, mostrando patrones a largo plazo similares de vulcanismo submarino en una región antártica que Tolstoy no estudió.
Dorsales oceánicas volcánicamente activas entrecruzan los fondos marinos de la tierra como la costura de una pelota de béisbol que se extiende unos 37.000 kilómetros. Son los bordes de crecimiento de las gigantes placas tectónicas; cuando la lava es empujada hacia a fuera forman nuevas áreas del fondo marino que comprenden alrededor del 80 por ciento de la corteza del planeta.
La sabiduría convencional sostiene que estallan a un nivel de velocidad bastante constante, pero Tolstoy ha encontrado que las crestas están en realidad ahora en una fase lánguida. Aun así, ellas producen tal vez ocho veces más lava anualmente que los volcanes terrestres. Debido a la química de sus magmas, se cree que actualmente emiten aproximadamente el mismo dióxido de carbono que, o quizás un poco menos que, los volcanes de la tierra, aproximadamente 88 millones de toneladas métricas al año. Pero si las cadenas submarinas se moviesen incluso un poco más, su CO2 de salida se dispararía, dice Tolstoy.
Algunos científicos creen que los volcanes pueden actuar en concierto con los ciclos de Milankovitch - repitiendo los cambios en la forma de la órbita solar de la Tierra y la inclinación y la dirección de su eje - para producir repentinamente períodos fríos y calientes. El principal es un ciclo de 100.000 años en el que la órbita del planeta alrededor del sol cambia de más o menos un círculo anual en una elipse que cada año se acerca o se aleja del Sol. Recientes edades de hielo parecen acumularse a través de la mayor parte del ciclo; pero luego las cosas de repente se calientan de nuevo hasta cerca de la excentricidad máxima de la órbita. Las causas no están claras.
Introduzcamos los volcanes. Los investigadores han sugerido que a medida que se acumulan capas de hielo en tierra, la presión sobre los volcanes subyacentes también afecta, y las erupciones son suprimidas. Pero cuando de alguna manera se inicia el calentamiento y el hielo comienza a fundirse la presión remite, y se producen erupciones por sobretensiones. Ellas arrojan CO2 que produce un mayor calentamiento, que derrite más hielo, lo que crea un efecto de auto-alimentación que de repente llevan al planeta a un período de calentamiento.
Un documento de 2009 de la Universidad de Harvard, dice que los volcanes de la tierra en todo el mundo de hecho aumentaron seis a ocho veces más de los niveles de fondo durante la última glaciación, hace 12.000 y 7.000 años. El corolario sería que los volcanes submarinos hacen lo contrario: que enfrían la tierra, y los niveles del mar pueden caer 100 metros, ya que gran parte del agua se queda encerrada en hielo. Esto alivia la presión sobre los volcanes submarinos y entran más en erupción.
En algún momento, ¿podría el aumento de CO2 de las erupciones submarinas comenzar el calentamiento que derrite el hielo que cubre los volcanes en tierra?
Eso ha sido un misterio, en parte porque las erupciones submarinas son casi imposibles de observar. Sin embargo, Tolstoy y otros investigadores han sido capaces de seguir recientemente cerca de 10 sitios de erupción submarina utilizando nuevos instrumentos sísmicos sensibles. También han producido nuevos mapas de alta resolución que muestran los contornos de los flujos de lava del pasado. Tolstoy analizó unos 25 años de datos sísmicos de dorsales en el Pacífico, Atlántico y Ártico, además de mapas que muestran la actividad pasada en el sur del Pacífico.
Los datos de erupción a largo plazo, que se distribuyen en más de 700.000 años, mostraron que durante los tiempos más fríos, cuando los niveles del mar son bajos, el vulcanismo submarino se sobretensiona, produciendo bandas visibles de colinas. Cuando las cosas se calientan y los niveles del mar se elevan a niveles similares a los presentes, la lava entra en erupción más lentamente, creando bandas de baja topografía.
Tolstoy atribuye esto no sólo a la variación del nivel del mar, sino también a los cambios en la órbita de la tierra estrechamente relacionada. Cuando la órbita es más elíptica, la Tierra se comprime y descomprime por el tirón gravitatorio del Sol a una velocidad que varía rápidamente a medida que gira a diario, un proceso que ella piensa que tiende a dar contracciones hacia arriba al magma bajo la superficie, y ayuda a abrir las grietas tectónicas que lo dejan escapar. Cuando la órbita es bastante (aunque no completamente) circular, como lo es ahora, el efecto de aplastamiento/desaplastamiento se minimiza, y hay menos erupciones.
La idea de que las fuerzas gravitacionales tienen una influencia volcánica se refleja en los datos a corto plazo, dice Tolstoy. Ella dice que los datos sísmicos sugieren que, hoy en día, las erupciones de los volcanes submarinos surgen sobre todo durante períodos que vienen cada dos semanas. Ese es el horario en el que se combinan la gravedad de la luna y el sol, y que causan que las mareas del océano lleguen a sus puntos más bajos, por lo que sutilmente alivian la presión sobre los volcanes de abajo.
Las señales sísmicas fueron interpretadas cuando las erupciones siguieron a las mareas bajas quincenales en ocho de los nueve sitios de estudio. Además, Tolstoy encontró que todas las erupciones modernas conocidas ocurren entre enero y junio. Enero es el mes cuando la Tierra está más cerca del sol, julio, cuando está más lejos, un período similar al efecto de desaplastamiento que Tolstoy ve en ciclos de más largo plazo. "Si nos fijamos en las erupciones de hoy en día, los volcanes responden incluso a fuerzas mucho más pequeñas que las que podrían conducir el clima", dijo.
Daniel Fornari, científico senior en Woods Hole Oceanographic Institution, que no participó en la investigación, afirmó que el estudio "es una contribución muy importante". Dijo que no estaba claro si las mediciones sísmicas contemporáneos señalan flujos de lava reales o simplemente el fondo marino retumba y se agrieta. Pero, dijo, el estudio "claramente podría tener implicaciones importantes para una mejor cuantificación y caracterización de nuestra evaluación de los ciclos de variaciones climáticas sobre decenas a cientos de miles de años".
Edward Baker, un científico marino senior de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, dijo: "La lección más interesante de este trabajo es que proporciona una prueba más de que la Tierra sólida, el aire y el agua todo funciona como un solo sistema".
Artículo científico: Mid-ocean ridge eruptions as a climate valve
