Artículo traducido de Arstechnica.com

En los últimos dos millones de años, los ciclos de la órbita terrestre han generado un patrón rítmico de los cambios climáticos. Estos ciclos afectan a la luz solar que llega a la Tierra, alterando los patrones estacionales y conducen a un aumento o disminución de las capas de hielo. Los cambios afectan a toda la Tierra, desde la circulación atmosférica y oceánica, a efectos ecológicos e incluso a la erosión y transporte de sedimentos. Pero, ¿podrían haber afectado estos ciclos a las erupciones volcánicas?

Un nuevo estudio publicado en Geology sostiene que sí existe relación. Anteriormente, los investigadores han observado correlaciones durante períodos de tiempo limitados y escalas regionales, pero el nuevo trabajo se extiende a un panorama más amplio, y parece mostrar un vínculo muy fuerte.

Con el fin de tener un largo historial de erupciones volcánicas, los investigadores utilizaron núcleos de sedimentos marinos de todo el Anillo de Fuego del Pacífico. A diferencia de en tierra firme, donde la erosión puede lavar las capas de cenizas, los registros en el sedimento del fondo marino conservan las cenizas de las erupciones anteriores transportadas por el viento. Los errores en las fechas asignadas a esas cenizas (que se basan en la correlación de esas capas bien datadas en tierra firme,  y la estimación de la tasa a la que los sedimentos se acumulan en el fondo marino) son difíciles de evitar. Sin embargo los investigadores hicieron todo lo posible para tener en cuenta esa incertidumbre.

Después de reunir todas las erupciones que identificaron durante los últimos millones de años, analizaron los datos de los patrones cíclicos. Encontraron ciclos de la misma longitud que los ciclos orbitales que afectan al clima. Particularmente el ciclo de 41,000 años correspondiente a la inclinación de la Tierra se muestra más prominente. Para garantizar que esto no fue una casualidad, los científicos generaron artificialmente 100,000 conjuntos de datos aleatorios. Menos del 1 por ciento de los conjuntos de datos contenía una señal tan fuerte como el patrón de 41,000 años en los datos reales.

Así que ¿por qué deberían aceptarse esos resultados? Después de todo, la correlación y la causalidad son cosas muy diferentes. Hay una conexión plausible  que los investigadores están explorando: los cambios de tensión en la corteza de la Tierra causados por los ciclos glaciales.

Cuando el clima se enfría lo suficiente, se forman grandes capas de hielo y desciende el nivel del mar. Las capas de hielo presionan la corteza debajo de ellas, y vuelven a “descomprimirse” cuando el hielo se derrite. Además de las capas de hielo,  las grandes variaciones en el nivel del mar afectan de manera similar la corteza oceánica. Al elevarse el nivel del mar la corteza oceánica se ve ligeramente presionada. Como si de una pelota blanda llena de líquido se tratara, al verse presionada y hundida la corteza en un punto, provoca el ascenso de las zonas vecinas. Así que las zonas cercanas a la corteza continental (como en las zonas volcánicas de Améria Central y América del Sur), se elevan un poco cuando el nivel del mar sube.

Si la presión que se ejerce sobre una cámara de magma disminuye a medida que hay un ascenso de la corteza, se hace más fácil para el magma salir a la superficie, dando lugar a una erupción.

Para examinar esta posibilidad, el equipo utilizó un modelo informático sencillo que simulaba las tensiones corticales de la última glaciación (o "edad de hielo"). Centrándose en América Central, el registro de erupciones se correlaciona bastante bien con los períodos en que el modelo calcula el cambio de tensiones corticales.

Por último, los investigadores también observaron la relación entre los cambios orbitales y la frecuencia de las erupciones. Para el ciclo de inclinación de la Tierra de 41,000 años, las erupciones se quedan varios miles de años por detrás de los cambios en la inclinación (y en los cambios de clima). Esto tiene sentido considerando respuestas lentas corticales a las condiciones cambiantes en la superficie.

A pesar que el estudio de los datos de erupciones no es ni global ni completo, parece probable que el grupo haya encontrado un patrón real. Y ese patrón, una vez más pone de relieve la interconexión de los sistemas de la Tierra, que todavía mantienen un montón de sorpresas.

Geology, 2012. DOI: 10.1130/G33419.1

 

Fuente del artículo: AgenciaSINC

Año tras año la capa de ozono se reduce en las zonas polares. Como causa de este fenómeno los científicos han identificado en dichas zonas la presencia de óxidos de nitrógeno, átomos de cloro y radicales monóxido, entre otras especies químicas que participan como sustancias intermedias en reacciones en cadena de degradación de las moléculas de ozono. Se sabe que el origen de estas especies químicas se encuentra en muchos productos y combustibles utilizados especialmente en las zonas más pobladas y desarrolladas del planeta, pero hasta ahora no se ha constatado cuál es el mecanismo que las transporta hasta las zonas polares. 

Una reciente investigación —publicada en la revista Green and Sustainable Chemistry por Jaime González Velasco, Catedrático de Química Física y Electroquímica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM)— ofrece nuevos elementos para explicar la presencia en las zonas polares de las especies químicas que degradan esa capa que en la tierra funciona como filtro de las radiaciones ultravioleta.

En su trabajo, González Velasco encuentra que el motor de este mecanismo son las propias características magnéticas de las especies químicas. En concreto, resalta la distinción entre sustancias diamagnéticas y sustancias paramagnéticas. Esta distinción es la que permite entender que, en un campo magnético, unas sustancias —las paramagnéticas— sean atraídas hacia la región donde el campo es más intenso, mientras que otras —las diamagnéticas— sean atraídas hacia la región donde el campo es más débil.

En base a esto el autor argumenta que, en el campo magnético terrestre, las moléculas de oxígeno, al ser paramagnéticas, serían dirigidas hacia los polos, donde la intensidad del campo es máxima. Por el contrario, las moléculas de ozono, al ser diamagnéticas, serían transportadas por el campo magnético terrestre hacia zonas en las que su intensidad es mínima, es decir, hacia las zonas tropicales y ecuatoriales.

Para el investigador, el que las moléculas de oxígeno sean paramagnéticas y las de ozono diamagnéticas, podría explicar también la reducción anormal que cada año sufre la capa de ozono durante las estaciones de primavera y su consiguiente recuperación durante las estaciones de verano. De hecho, el catedrático propone un mecanismo que explica estos ciclos anuales de degradación-recuperación.

El mecanismo de transporte, un asunto en cuestión

La degradación de la capa de ozono no tiene lugar en las zonas templadas de los hemisferios norte y sur de la tierra, que es donde se acumula la mayor concentración de población contaminante. Puesto que la degradación aparece en latitudes polares, los científicos han concluido que debe existir un mecanismo de transporte hacia esas latitudes que explique la presencia de los átomos de cloro, óxidos de nitrógeno y demás sustancias que actúan en la destrucción de la capa ozono.

Otro indicio importante de este mecanismo, es el hecho de que la degradación de la capa de ozono se produce en primavera, que es cuando comienzan a llegar fotones a las zonas polares, los cuales inducen los procesos fotoquímicos necesarios para que se produzca la desaparición de las moléculas de ozono.

Además, el agujero de la capa de ozono que aparece en las latitudes australes suele ser de mayor magnitud que el que se produce en las zonas boreales, pese a que es en el hemisferio norte donde se produce la mayor acumulación de actividades industriales y de tráfico de diversos tipos de vehículos responsables de la generación de óxidos de nitrógeno.

Como mecanismos de transporte de las especies degradantes se ha recurrido hasta el momento a considerar como responsables a los vientos dominantes a diversas alturas de la atmósfera, que generan corrientes capaces de llevar hasta los polos las moléculas, átomos y radicales perjudiciales. No obstante, bajo esta teoría quedan sin explicación muchas cuestiones, como la distribución de concentraciones de óxidos de nitrógeno a diversas alturas de la atmósfera.

Referencia bibliográfica:
González Velasco, Jaime.Some new questionsabouttheseasonaldecrease of the ozone layer, Green and SustainableChemistry, 2012, 2, 112-116.