La meteorización de las rocas en la superficie de la Tierra puede eliminar menos gases de efecto invernadero de la atmósfera que las estimaciones anteriores, dice una nueva investigación de la Universidad de Cambridge.
Los hallazgos, publicados en PNAS, sugieren que el mecanismo natural de la Tierra para eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera a través de la meteorización de las rocas puede de hecho ser más débil de lo que pensaban los científicos, lo que pone en duda el papel exacto de las rocas para aliviar el calentamiento durante millones de años.
La investigación también sugiere que puede haber un sumidero previamente desconocido que extrae CO2 de la atmósfera e impacta los cambios climáticos en escalas de tiempo prolongadas, que los investigadores ahora esperan encontrar.
La meteorización es el proceso por el cual el dióxido de carbono atmosférico descompone las rocas y luego queda atrapado en el sedimento. Es una parte importante del ciclo del carbono de nuestro planeta, transportando dióxido de carbono entre la tierra, el mar y el aire, e influyendo en las temperaturas globales.
"La meteorización es como un termostato planetario: es la razón por la que la Tierra es habitable. Los científicos han sugerido durante mucho tiempo que esta es la razón por la que no tenemos un efecto invernadero desbocado como en Venus", dijo el autor principal Ed Tipper del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge. Al bloquear el dióxido de carbono en los sedimentos, la meteorización lo elimina de la atmósfera durante períodos prolongados, lo que reduce el efecto invernadero y baja las temperaturas globales.
Los nuevos cálculos del equipo muestran que, en todo el mundo, los flujos de meteorización se han sobreestimado hasta en un 28%, con el mayor impacto en los ríos en las regiones montañosas donde las rocas se descomponen más rápido.
También informan que tres de los sistemas fluviales más grandes de la Tierra, incluidos los ríos Amarillo y Salween vecinos con sus orígenes en la meseta tibetana y el río Yukón de América del Norte, no absorben dióxido de carbono en escalas de tiempo largas, como se pensaba.
Durante décadas, la meseta tibetana ha sido invocada como sumidero a largo plazo de carbono y mediador del clima. Aproximadamente el 25% del sedimento de los océanos del mundo se origina en la meseta.
"Uno de los mejores lugares para estudiar el ciclo del carbono son los ríos, que son las arterias de los continentes. Los ríos son el vínculo entre la Tierra sólida y los océanos: transportan los sedimentos meteorizados desde la tierra hasta los océanos, donde su carbono está atrapado en rocas", dijo Tipper.
"Los científicos han estado midiendo la química de las aguas de los ríos para estimar las tasas de meteorización durante décadas", dijo la coautora Victoria Alcock "El sodio disuelto es uno de los productos de la meteorización más comúnmente medidos, pero hemos demostrado que no es tan simple, y de hecho, el sodio a menudo proviene de otros lugares".
El sodio se libera cuando los minerales de silicato, los componentes básicos de la mayoría de las rocas de la Tierra, se disuelven en ácido carbónico, una mezcla de dióxido de carbono en la atmósfera y agua de lluvia.
Sin embargo, el equipo descubrió que no todo el sodio proviene de este proceso de meteorización. "Hemos encontrado una fuente adicional de sodio en las aguas de los ríos de todo el mundo", dijo la coautora Emily Stevenson. "Ese exceso de sodio no proviene de rocas de silicato erosionadas como suponen otros estudios, sino de arcillas muy antiguas que se están erosionando en las cuencas hidrográficas".
Tipper y su grupo de investigación estudiaron ocho de los sistemas fluviales más grandes de la Tierra, una misión que involucró 16 temporadas de campo y miles de análisis de laboratorio en busca de dónde provenía ese sodio adicional.
Encontraron la respuesta en un 'gel' espeso de arcilla y agua, conocido como la piscina de intercambio catiónico, que es arrastrado por sedimentos lodosos del río.
La piscina de intercambio es una colmena reactiva de cationes, iones cargados positivamente como el sodio, que están débilmente unidos a las partículas de arcilla. Los cationes pueden intercambiarse fácilmente del gel por otros elementos como el calcio en el agua del río, un proceso que puede llevar solo unas pocas horas.
Aunque se ha descrito en suelos desde la década de 1950, se ha descuidado en gran medida el papel que desempeña la piscina de intercambio en el suministro de sodio a los ríos.
"La composición química e isotópica de las arcillas en el grupo de intercambio nos dice de qué están hechas y de dónde provienen", dijo el coautor Alasdair Knight. "Sabemos que muchas de las arcillas transportadas por estos ríos provienen de sedimentos antiguos, y sugerimos que parte del sodio del río debe provenir de estas arcillas".
Las arcillas se formaron originalmente a partir de la erosión continental hace millones de años. En su viaje río abajo, recolectaron cationes del agua circundante; su piscina de intercambio recogía sodio al llegar al mar. Hoy en día, después de haber sido levantadas del lecho marino, estas arcillas antiguas, junto con su sodio, están siendo erosionadas por los ríos modernos.
Este antiguo sodio, que puede pasar de las arcillas de la piscina de intercambio al agua del río, se ha confundido anteriormente con los restos disueltos de la meteorización moderna.
"La generación de un solo punto de datos requirió una gran cantidad de trabajo en el laboratorio y también tuvimos que hacer muchas matemáticas", dijo Stevenson. "Es como desmezclar un pastel, utilizando un enfoque forense para aislar los ingredientes clave en los sedimentos, dejando atrás la piscina de intercambio y las arcillas. La gente ha usado los mismos métodos durante mucho tiempo, y funcionan, pero hemos podido para encontrar un ingrediente adicional que proporcione el sodio y debemos tenerlo en cuenta".
"Es gracias al arduo trabajo de muchos colaboradores y estudiantes durante muchos años que nuestras muestras tuvieron el alcance para familiarizarse con este complejo proceso químico a escala global", dijo Tipper.
Los científicos ahora tienen que preguntarse qué más podría estar absorbiendo el dióxido de carbono de la Tierra durante el tiempo geológico. No hay ciertos candidatos, pero una posibilidad controvertida es que la vida esté eliminando carbono de la atmósfera. Otra teoría es que la disolución de silicatos en el fondo del océano o los arcos volcánicos puede ser importante. "La gente ha pasado décadas buscando en los continentes la intemperie, por lo que tal vez ahora necesitemos comenzar a expandirnos donde miramos", dijo Tipper.
Más información: Edward T. Tipper el al., "Global silicate weathering flux overestimated because of sediment–water cation exchange," PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2016430118
Nota original: University of Cambridge