La Tierra se enfrió 60 millones de años y nadie sabía a dónde iba el CO₂

Durante 60 millones de años, la atmósfera terrestre perdió dióxido de carbono y el planeta se enfrió. Los científicos sabían esto. Lo que no podían explicar era adónde había ido realmente el CO₂. “Hemos tenido una comprensión notablemente limitada sobre dónde terminó ese carbono”, dijo Ros Rickaby de la Universidad de Oxford, autora principal del nuevo estudio. La respuesta, encontró el equipo, estaba enterrada bajo el fondo marino: colocada allí por una cadena de química oceánica que funcionaba con el nivel del mar y el reciclaje de fósforo, y actuó como un termostato planetario lento durante la Era Cenozoica.

El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, reconstruyó 60 millones de años de evidencia geológica: niveles antiguos del mar, concentraciones de oxígeno oceánico, disponibilidad de fosfatos y tasas de entierro de carbono orgánico en sedimentos de plataformas continentales. Lo que surgió fue un ciclo de retroalimentación previamente no cartografiado que conectaba cuatro sistemas estudiados por separado pero nunca ensamblados en un solo mecanismo.

Cómo funciona la cadena

El termostato comienza con el nivel del mar. Cuando los mares estaban aproximadamente 10 a 40 metros por encima de su nivel moderno —el rango que el equipo identifica como el “punto dulce” del sistema— ocurre algo distintivo en las plataformas continentales. Las concentraciones de oxígeno en esas aguas poco profundas caen por debajo de un umbral crítico a medida que la materia orgánica se descompone, creando zonas de agua con bajo contenido de oxígeno justo donde los sedimentos ricos en carbono de la plataforma están más expuestos.

Esas condiciones de bajo oxígeno hacen algo específico con el fósforo. El fosfato normalmente se une a las partículas de sedimento en presencia de oxígeno; al eliminar el oxígeno, el fosfato se libera nuevamente a la columna de agua. Ese fósforo reciclado alimenta un aumento en algas marinas y otros plancton, cuyo crecimiento extrae carbono de las aguas superficiales. Cuando esos organismos mueren y se hunden, llevan consigo el carbono. En el fondo del mar, bajo las condiciones de bajo oxígeno que desencadenaron la liberación de fósforo en primer lugar, el carbono orgánico queda enterrado en lugar de descomponerse —y permanece enterrado durante millones de años.

El resultado es un ciclo auto-refuerzo: el nivel del mar establece el escenario, el bajo oxígeno libera fósforo, el fósforo impulsa la productividad marina, la productividad entierra carbono, el carbono enterrado reduce el CO₂ atmosférico. El pulso dura tanto como las condiciones adecuadas del nivel del mar se mantengan —y puede funcionar durante millones de años antes de que el sistema se reequilibre.

“Nuestro coautor Christian Bjerrum estudió la conexión entre el nivel del mar, el oxígeno oceánico y el fosfato con un modelo informático hace dos décadas”, dijo Zunli Lu de la Universidad de Syracuse. “Finalmente reunimos los registros geológicos necesarios para probar esta hipótesis.”

Cuando se apagó el termostato

El registro del equipo muestra que el mecanismo no funcionó de manera continua. Durante la época Eocena, aproximadamente entre 56 y 34 millones de años atrás, los niveles del mar subieron lo suficiente como para superar el punto dulce. Cuando eso ocurrió, las zonas de mínimo oxígeno ya no se superponían con los sedimentos ricos en materia orgánica de las plataformas continentales —las dos condiciones que hacen funcionar la retroalimentación. El pulso de entierro de carbono se debilitó. El CO₂ permaneció en la atmósfera en lugar de ser absorbido. El Eoceno, por estándares geológicos, fue un período cálido: lo suficientemente cálido como para que bosques tropicales crecieran donde hoy está Wyoming y los cocodrilos vivieran por encima del Círculo Polar Ártico.

El regreso del sistema —vinculado a cambios en el nivel del mar asociados con la glaciación antártica— coincidió con el enfriamiento sostenido que define los últimos 34 millones de años de la historia de la Tierra.

“Nuestros resultados sugieren que el aumento del entierro de carbono orgánico en sedimentos marinos jugó un papel mucho más importante del que se apreciaba anteriormente”, dijo Rickaby.

Qué no puede hacer esto

El termostato opera en escalas de tiempo de millones de años. Cada ciclo —desde el disparador del nivel del mar hasta la liberación de fósforo, el entierro de carbono y la reducción medible de CO₂— tarda cientos de miles de años en completarse. El CO₂ que la humanidad ha añadido a la atmósfera desde la industrialización se ha acumulado en aproximadamente 200 años. El mecanismo geológico no puede responder a ese ritmo.

Hay también una discrepancia estructural: las zonas actuales de mínimo oxígeno están más profundas que durante el pico operativo del Cenozoico. Las plataformas continentales modernas son más estrechas y sus márgenes pobres en oxígeno están menos bien posicionadas para interactuar con sedimentos ricos en materia orgánica. Las condiciones que hicieron eficiente al termostato durante 60 millones de años no se alinean actualmente.

Los investigadores son explícitos sobre este límite. El sistema estabilizó un clima que tuvo miles de años para ajustarse; no fue diseñado —y no puede funcionar— como un sumidero de carbono rápido.

Preguntas comunes sobre el termostato de CO₂ de la Tierra

¿Qué es una zona de mínimo oxígeno? Es una capa de agua oceánica, típicamente a profundidades de 100 a 1.000 metros, donde la concentración de oxígeno disuelto cae bruscamente. La vida marina que descompone materia orgánica consume la mayor parte del oxígeno disponible antes de que la circulación del agua pueda reponerlo. En estas zonas, las reacciones químicas normales cambian: el fósforo que de otro modo permanecería unido a los sedimentos se libera nuevamente al agua.

¿Cómo es esto diferente de que el océano absorba CO₂ directamente? La absorción directa disuelve el CO₂ en la superficie y lo mantiene en solución; no elimina el carbono permanentemente y es reversible con los cambios de temperatura oceánica. El mecanismo descrito en este estudio entierra físicamente el carbono orgánico en sedimentos del fondo marino, sacándolo de la atmósfera por escalas geológicas en lugar de humanas.

¿Falló alguna vez este proceso? El ejemplo del Eoceno muestra que puede debilitarse. Cuando los niveles del mar son demasiado altos —por encima del punto dulce— el ciclo de retroalimentación se rompe porque las zonas de mínimo oxígeno ya no alcanzan los depósitos de sedimentos más ricos. El CO₂ permanece elevado. El planeta se calienta. El mecanismo solo se reinicia cuando los niveles del mar regresan al rango adecuado.

¿Podría este proceso ser activado artificialmente? El estudio no aborda la geoingeniería. La retroalimentación depende del nivel del mar, la posición de las zonas de mínimo oxígeno y la distribución de sedimentos de plataformas continentales —variables que operan en escalas que ninguna tecnología humana controla actualmente.

¿Qué sigue?

La investigación abre una línea directa de investigación sobre uno de los enigmas más antiguos de la paleoclimatología: por qué el descenso del carbono terrestre durante el Cenozoico no fue suave. El registro geológico muestra pulsos de enfriamiento separados por intervalos cálidos —un patrón que el modelo del termostato ahora explica en términos de niveles del mar cambiantes que mueven al sistema dentro y fuera de su rango efectivo.

Para la ciencia climática actual, el hallazgo también añade especificidad a lo que hace diferentes los períodos cálidos pasados del presente. El Eoceno fue cálido porque el termostato estaba apagado. El calentamiento actual está ocurriendo a pesar de que el termostato está en su rango estructural —porque la velocidad de adición de CO₂ simplemente ha superado cualquier respuesta geológica.

Referencia: Rickaby et al., “Shelf-invading low-oxygen waters control Cenozoic organic carbon burial rates,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2526409123

Etiquetas: climate, carbon burial, Cenozoic era, ocean chemistry, phosphorus, PNAS