Lluvia ácida y pérdida de ozono causaron la gran muerte en tierra

La extinción es el proceso por el cual una especie se extingue, su avatar más destructivo es sin duda la extinción en masa, que se produce cuando un gran número de especies, géneros, familias y rangos taxonómicos superiores son eliminados en un lapso de tiempo geológico breve. En total han existido unas cinco a ocho extinciones en masa (dependiendo del enfoque con se mire), de las cuales y sin duda la extinción Permo-Triásica (hace ca. 252 Ma) fue la más devastadora de todas, extinguiendo al 96% de la vida marina y al 70% de la vida terrestre.

Extinción Pérmica por el artista Steve White.

Las causas de esta extinción son aún debatidas, pues no se sabe la extensión de cada uno de los eventos que tomó lugar a finales del Pérmico. Entre los hechos registrados tenemos de uno a múltiples impactos extraterrestres, vulcanismo en forma de flujos de basalto, la liberación de hidratos de metano en vastas cantidades del fondo oceánico, cambios en los niveles marinos, anoxia marina (falta de oxígeno disuelto en el mar para ser usado por los organismos aeróbicos), la acumulación de ácido sulfhídrico en las aguas marinas someras y finalmente, la formación de Pangea que redujo considerablemente el área cubierta por océanos epicontinentales y mares poco profundos, que sucede son las zonas con mayor productividad primaria del planeta.

Algunos de los hechos que acontecieron durante el Pérmico tardío.

A pesar de toda esta mala suerte, la vida perduró y sus distantes descendientes tratamos de averiguar cómo es que se produjo este fenómeno apocalíptico y cómo afectó a la vida. Recientemente se publicó un estudio que por primera vez considera un modelo climático global tridimensional de la química atmosférica de la tierra durante el evento Permo-Triásico, considerando únicamente el factor vulcanismo. Los autores de la investigación sugieren que además del abrupto calentamiento global producido por la emisión de vastas cantidades de CO₂ durante las erupciones, se habrían producido lluvias ácidas globales y una importante destrucción de ozono, que permitiría que la peligrosa radiación UV causara estragos en los organismos vivos.

Lluvia tan ácida como jugo de limón e intensa radiación ultravioleta serían las responsables de la gran muerte en tierra. Imagen propiedad del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Si bien, este modelo está restringido a un factor primario, es el más completo a la fecha e ilustra la severidad del ambiente durante el final del Pérmico.

FUENTE PRINCIPAL:

Black, B. A., Lamarque, J. F., Shields, C. A., Elkins-Tanton, L. T., & Kiehl, J. T. (2014). Acid rain and ozone depletion from pulsed Siberian Traps magmatism. Geology, 42(1), 67-70.

Notas cortas: Confirman la existencia del volcán más grande del planeta

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Los volcanes son uno de las estructuras geológicas más interesantes, pues además de haber cautivado la imaginación del hombre desde tiempos inmemoriales, representan una de las pocas oportunidades que tenemos para apreciar el poder del planeta además de observar sus entrañas. Estos edificios tienen varias formas y dependiendo de ellas se clasifican en estratovolcanes (conos altos formados por acumulación de lava y otros materiales de erupciones sucesivas), conos de escoria (conos moderadamente altos que se forman por acumulación de materiales en una chimenea volcánica), calderas (edificios de bajo relieve, generalmente enormes y que son producto del colapso del cono al rededor de la o las chimeneas) y volcanes en escudo (gigantescas moles de gran extensión que se forman por erupciones sucesivas y que acumulan materiales en una gran área).

Ejemplos de volcanes. De izquierda a derecha y de arriba a abajo: un estratovolcán, el monte Fuji en Japón; un volcán de cono de escoria, el Paricutín, en Michoacán, México; una caldera, Aniakchak en Alaska, EUA y un volcán en escudo, el Mauna Kea en Hawái, EUA.

Sea cual sea su forma, un volcán eyectará tarde o temprano materiales del interior de la tierra. Estos materiales pueden ser gases (fumarolas), cenizas, piroclastos y lava. La fuerza de sus erupciones y las propiedades de los materiales expulsados por un volcán dependen en gran medida de la zona del manto que alimenta la cámara magmática, de la configuración del volcán y de su ubicación. Esta última puede ser continental expuesta, cubierta o bien, submarina.

Principales tipos de erupción volcánica. Arriba, erupción Plineana o Vesubiana. Abajo izquierda, flujo de lava. Abajo derecha, arco de lava.

Este mes se publicó la confirmación de la existencia del volcán único más grande del planeta, se ubica en una región del Océano Pacífico llamada Plataforma oceánica Shatsky, ubicada a unos 1,850 Km del este de Tokio, Japón. El volcán ha sido llamado Macizo Tamu, se encuentra a más de 1,900 metros de profundidad y su talla es mucho mayor a la del Mauna Loa de Hawái que tiene un largo máximo de 120 Km. El Tamu mide 450 por 650 Km y esto lo ubica cercano a las dimensiones del volcán más grande del sistema solar, el Monte Olimpo en Marte, que posee más de 500 Km de diámetro. Los científicos han confirmado mediante estudios de perfiles sísmicos y muestras de roca que el coloso ha vertido principalmente rocas de tipo basálticas y que la última vez que hizo erupción fue hace al menos 140 millones de años.

El nuevo monstruo descubierto: el Macizo de Tamu.

FUENTE PRINCIPAL:

Sager, W. W., Zhang, J., Korenaga, J., Sano, T., Koppers, A. A., Widdowson, M., & Mahoney, J. J. (2013). An immense shield volcano within the Shatsky Rise oceanic plateau, northwest Pacific Ocean. Nature Geoscience. doi:10.1038/ngeo1934

Otras dimensiones

Mauna Loa

Área: 5271 Km2

Altura desde el suelo oceánico: 9.17 Km

Macizo Tamu

Área: 260,000 Km2

Altura desde el suelo oceánico: 4.46 Km

Monte Olimpo

Área: 296,000 Km2

Altura desde el suelo marciano: 21 Km

Notas cortas: Supervolcanes causaron la extinción del Triásico tardío

Un supervolcán es un volcán que produce erupciones violentas y masivas, que eyectan volúmenes de lava superiores a 1,000 Km3, siendo miles de veces más poderosos que los volcanes tradicionales. Estos edificios geológicos alteran el paisaje circundante de forma drástica y causan alteraciones climáticas y biológicas duraderas. Estos monstruos se forman bien cuando un punto caliente (zonas de la corteza que están comunicadas directamente con el manto de la tierra) no logra abrirse paso a través de la corteza y acumula magma gases que elevan enormemente su presión hasta su erupción violenta, o bien se forman en el contacto entre placas tectónicas. A veces los geólogos se refieren a ellos como megacalderas, aunque el término supervolcán comienza a permear a la comunidad científica. Algunos de estos behemotes son capaces de causar extinciones así como cambios climáticos profundos. Tal es el caso del Toba, un volcán que casi extingue nuestra especie y causó una edad de hielo, entre hace 69,000 y 77,000 años.

Supervolcán Toba. Arriba, reconstrucción artística de su erupción. Abajo, vista satelital del lago Toba en Sumatra, producto de la erupción del supervolcán homónimo.

Recientemente se publicó en la revista científica Science, un estudio que revela que la extinción masiva de finales del Triásico puede estar relacionada a la erupción de un supervolcán. La extinción de Triásico/Jurásica supuso el inicio de un nuevo período geológico, caraterizado por formas de vida más 'modernas'. Se extinguió el resto de los reptiles arcaicos que dominaban el Pérmico y los grupos emergentes (como dinosaurios, mamíferos, coníferas, anfibios modernos, etc.) pudieron volverse importantes, a la vez que dominantes. El equipo de investigadores ideó una forma de datar los flujos basálticos de la Provincia Magmática del Atlántico Central con presición y encontraron sincronismo entre el inicio de las erupciones y el de las extinciones. Descubrieron además que el vulcanismo se dio en ciclos de aproximadamente 600,000 años, permitiendo que sólo las formas de vida más adaptables lograran superar el fenómeno de extinción.

Ubicación de la Provincia Magmática del Atlántico Central en el mundo del Triásico tardío. Rodeando al mapa, representantes de los grupos extintos. En el sentido de las manecillas del reloj y empezando por las 12 hrs: un rauisúquido (Postosuchus kirkpatricki), un cinodonto (Exaeretodon sp.), un dicinodonto (Placerias gigas), un reptil arcosaurio planedor (Mecistotrachelos apeoros), un etosaurio (Stagonolepis sp.), un protorosaurio (Drepanosaurus unguicaudatus), un rincosaurio (Hyperodapedon sp.) y un anfibio lepospóndilo (Batrachosuchus sp.). Ilustraciones de Kawasaki Satoshi.

De no ser por estos eventos volcánicos, nuestros ancestros no hubieran tenido la oportunidad de evolucionar a la sombra de los señores del mesozoico, los dinosaurios.

EVIDENCIAS:

- Campos de magma del Triásico/Jurásico encontrados en diversas partes del mundo.

- Datación radioactiva de cristales de circonio de los campos de magma con Uranio-Plomo.

- Registro fósil.

- Datación del registro fósil y de los eventos de extinción T/J.

FUENTE:

Blackburn, T. J., Olsen, P. E., Bowring, S. A., McLean, N. M., Kent, D. V., Puffer, J., ... & Et-Touhami, M. (2013). Zircon U-Pb Geochronology Links the End-Triassic Extinction with the Central Atlantic Magmatic Province. Science.

Notas cortas: Bacterias multicelulares y el oxígeno

Según investigaciones recientes, el desarrollo de cianobacterias coloniales desató el mayor evento de cambio climático y de composición atmosférica del planeta, inundando la atmósfera con oxígeno libre y produciendo una extinción en masa de las bacterias que no toleraban el oxígeno, estos nichos libres produjeron que las bacterias de respiración aerobia (las que respiraban oxígeno) pudieran evolucionar. Esto se desarrolló hace 2,300,000,000 años, mucho antes de la aparición de los eucariontes (organismos con núcleos membranosos y cromosomas lineales) y se conoce como el "gran evento de oxidación".

Nostochopis, una bacteria con crecimiento multicelular, similar al de las algas.

Etapas de oxigenación de la atmósfera. La flecha roja indica la aparición de las bacterias oxigénicas con tendencia a crecer de forma multicelular. Las líneas roja y verde indican el rango máximo y mínimo de oxígeno calculado.

EVIDENCIAS:
-Análisis de atmósfera antigua en rocas de esa época.
-Análisis de relaciones evolutivas entre diferentes grupos bacterianos.
-Cálculo de tiempos de divergencia entre grupos usando a técnica del reloj molecular.
-Registro fósil de bacterias

FUENTE:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/01/130117084856.htm?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+sciencedaily%2Ffossils_ruins%2Fpaleontology+%28ScienceDaily%3A+Fossils+%26+Ruins+News+--+Paleontology%29

Nuevo supercontinente del futuro: Amasia

Sabemos que los continentes no son inamovibles como alguna vez se pensó, tenemos claro que reposan sobre una o varias placas tectónicas y que estas placas se desplazan a través de la corteza. Sabemos además que los continentes "flotan" sobre el manto debido a que están compuestos (al menos en sus núcleos) de granito, una roca menos densa que la que usualmente forma los suelos oceánicos, el basalto. Existen 14 placas principales, las cuales abarcan en ocasiones más de un continente o la mitad de un continente. Estas placas se mueven a razón de unos 3cm anuales en promedio y en el pasado de la tierra la han configurado de tal forma que si viésemos nuestro planeta en el pasado seguramente no lo reconoceríamos. Finalmente, sabemos que planetas como Marte y Venus, así como la luna de Júpiter Europa tenían placas pero eventualmente su sistema motriz dejó de funcionar.

Figura 1. Placas tectónicas en la actualidad.

Otras cuestiones importantes a tratar cuando se habla de estas placas es que estas configuran la forma en la que la vida asociada a las mismas y el clima evolucionan. Tenemos ejemplos claros de qué sucede cuando todas las placas están juntas (baja diversidad biótica  y gigantescos desiertos internos) o cuando estas se disgregan demasiado (grupos faunicos endémicos y continentes enteros sumidos en una era de hielo permanente). Existen libros completos acerca de cómo es que las placas son importantes para la vida y el clima en la tierra.

Figura 2. Arriba, izquierda: Supercontinente Pangea hace 240Ma. Abajo, derecha: máxima fragmentación de los continentes durante el Fanerozoico, hace 90Ma.

Las placas se mueven, se han movido mucho desde hace millones y millones de años y ahora pudiera parecer que están estáticas pero esto no es así, como dije anteriormente, las placas se mueven aproximadamente 3cm al año y este movimiento produce sismos y actividad volcánica importante en los puntos de presión que se distribuyen a lo largo de las placas en colisión. Ahora bien, si movemos el video de la actividad de las placas algunos millones de años en el futuro terminaremos con una tierra irreconocible, tal y como lo fue hace algunos millones más.

Figura 3. Desplazamiento de las placas tectónicas desde hace 600 millones de años a la fecha (HACER CLIC PARA VER ANIMACIÓN).

Si bien se ha especulado mucho acerca de qué tanto se moverían las placas, no había existido un trabajo donde se hiciera una proyección acerca del qué tanto en términos concretos y utilizando información de dos campos diversos. Esto hasta principios de este año, en el que el Dr. Ross Mitchell y su equipo, de la Universidad de Yale publicaron un estudio donde por medio del estudio del paleomagnetismo y  la dinámica del manto de la tierra, lograron estimar las posiciones continentales en un panorama de 90 a 200 millones de años en el futuro.

Figura 4. El Dr. Ross Nelson Mitchell, autor principal de este estudio.

Anteriormente, se habían hecho proyecciones con dos modelos de ciclo supercontinental (cada cuándo se forma un supercontinente), ambas proyecciones coincidían con la formación de un nuevo supercontinente llamado Amasia; en lo que no concordaban era en la posición geográfica de formación del mismo y en las posiciones de los antiguos supercontinentes. El primer modelo, llamado de introversión, estimaba la posición de Amasia en donde hoy el el este del océano Atlántico; el segundo modelo es llamado de extroversión y lo posicionaba en el oeste del pacífico; lo nuevo de este artículo es que además de ser más preciso estima la posición de Amasia en lo que hoy es el Océano Ártico.

Figura 5. Hipótesis del ciclo de los supercontinentes. Modificado de Mitchell et al. 2012.

Amasia no es el primer supercontinente de gran extensión conocido, ni el último que se formará pues este acabará por fragmentarse tal y como lo hicieron sus predecesores: Pangea de hace 220 millones de años y Rodinia de hace 750 millones de años.

Figura 6. Rodinia y Pangea. Modificado de http://www.uwgb.edu.

Otro de los aportes novedosos de este trabajo es que cambia la posición de Rodinia, antes se pensaba que este supercontinente se había formado en lo que hoy es el este del Atlántico, pero ahora sabemos que en realidad se posicionaba en el oeste del Pacífico, cerca de la actual Australia (véase figura 5).

Figura 7. Amasia en una representación artística.

Sin duda, aportes como este nos enseñarán más sobre el pasado de la vida en al tierra así como sobre el futuro de la misma y de los patrones climáticos en el tiempo profundo. Esperemos que trabajos así de importantes sigan surgiendo conforme pasa el tiempo.

Literatura recomendada:

Mitchell, R. N., T. M. Kilian y D. A. D. Evans. 2012. Supercontinent cycles and the calculation of absolute paleolongitude in deep time. Nature. 482(7384):208-11.

Kious, W. J. y R. I. Tilling. 1996. This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics. DIANE Publishing. 77pp.