Este artículo se publicó por primera vez en agosto de 2014 y se ha actualizado para incluir nuevas investigaciones publicadas desde entonces. Este artículo es uno de una serie de dos partes sobre temperaturas pasadas, incluyendo cuán cálida ha sido la Tierra «últimamente».»

Nuestro planeta de 4,54 mil millones de años probablemente experimentó sus temperaturas más altas en sus primeros días, cuando todavía estaba colisionando con otros desechos rocosos (planetesimales) que se desplazaban alrededor del sistema solar. El calor de estas colisiones habría mantenido la Tierra fundida, con temperaturas en la parte superior de la atmósfera superiores a 3.600° Fahrenheit.

Sin embargo, incluso después de esos primeros milenios abrasadores, el planeta a menudo ha sido mucho más cálido de lo que es ahora. Uno de los tiempos más cálidos fue durante el período geológico conocido como Neoproterozoico, entre 600 y 800 millones de años atrás. Las condiciones también eran sofocantes con frecuencia entre 500 y 250 millones de años atrás. Y en los últimos 100 millones de años, se produjeron dos picos de calor importantes: el Invernadero Caliente del Cretácico (hace unos 92 millones de años), y el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (hace unos 56 millones de años).

Dibujos animados de Emily Greenhalgh, NOAA Climate.gov.

La historia de los registros de temperatura caliente

de termómetros y estaciones meteorológicas solo existe para una pequeña parte de la vida útil de 4,54 mil millones de años de nuestro planeta. Sin embargo, al estudiar pistas indirectas—las firmas químicas y estructurales de rocas, fósiles y cristales, sedimentos oceánicos, arrecifes fosilizados, anillos de árboles y núcleos de hielo—, los científicos pueden inferir temperaturas pasadas.

Ninguna de estas técnicas ayuda con la Tierra primitiva. Durante el tiempo conocido como el Hadeano (sí, porque era como el Hades), las colisiones de la Tierra con otros planetesimales grandes en nuestro joven sistema solar, incluido uno del tamaño de Marte cuyo impacto con la Tierra probablemente creó la Luna, habrían derretido y vaporizado la mayor parte de la roca en la superficie. Debido a que no hay rocas en la Tierra que hayan sobrevivido desde hace tanto tiempo, los científicos han estimado las condiciones tempranas de la Tierra basándose en observaciones de la Luna y en modelos astronómicos. Después de la colisión que generó la Luna, se estimó que el planeta tenía alrededor de 2.300 Kelvin (3.680°F).

¿Qué la colisión que dio lugar a la Luna de la Tierra puede haber parecido. Las colisiones entre la Tierra y los escombros rocosos en el sistema solar temprano habrían mantenido la superficie fundida y las temperaturas de la superficie abrasadoras. Imagen cortesía de la NASA.

Incluso después de que las colisiones se detuvieran, y el planeta tuviera decenas de millones de años para enfriarse, las temperaturas de la superficie eran probablemente de más de 400° Fahrenheit. Los cristales de circón de Australia, solo unos 150 millones de años más jóvenes que la propia Tierra, sugieren que nuestro planeta puede haberse enfriado más rápido de lo que los científicos pensaban anteriormente. Aún así, en su infancia, la Tierra habría experimentado temperaturas mucho más altas de las que los humanos podríamos sobrevivir.

Pero supongamos que excluimos los años violentos y abrasadores cuando la Tierra se formó por primera vez. ¿Cuándo más se ha sofocado la superficie de la Tierra?

Descongelar el congelador

Hace entre 600 y 800 millones de años, un período de tiempo que los geólogos llaman Neoproterozoico, la evidencia sugiere que la Tierra sufrió una edad de hielo tan fría que las capas de hielo no solo cubrieron las latitudes polares, sino que pueden haberse extendido hasta el nivel del mar cerca del ecuador. Reflejando cada vez más luz solar en el espacio a medida que se expandían, las capas de hielo enfriaban el clima y reforzaban su propio crecimiento. Obviamente, la Tierra no se quedó atascada en el congelador, así que, ¿cómo se descongeló el planeta?

Incluso mientras las capas de hielo cubrían cada vez más la superficie de la Tierra, las placas tectónicas continuaron a la deriva y chocando, por lo que la actividad volcánica también continuó. Los volcanes emiten el gas de efecto invernadero dióxido de carbono. En nuestro mundo actual, en su mayoría libre de hielo, la erosión natural de la roca de silicato por la lluvia consume dióxido de carbono en escalas de tiempo geológicas. Durante las frías condiciones del Neoproterozoico, las precipitaciones se volvieron raras. Con volcanes produciendo dióxido de carbono y poca o ninguna lluvia para resistir las rocas y consumir el gas de efecto invernadero, las temperaturas subieron.

¿Qué evidencia tienen los científicos de que todo esto sucedió en realidad hace unos 700 millones de años? Algunas de las mejores pruebas son los «carbonatos de capa» que se encuentran directamente sobre depósitos glaciales de la era neoproterozoica. Carbonatos de tapa: capas de roca rica en calcio, como la piedra caliza, que solo se forman en agua tibia.

Formación rocosa en Namibia que muestra un tipo de roca que solo se forma en agua tibia (cap dolostone) que se encuentra directamente sobre un tipo de roca sedimentaria desordenada, fechada hace 635 millones de años, que se encuentra comúnmente en el borde de los glaciares (diamictita). Imagen de diapositivas de enseñanza disponible en SnowballEarth.org

El hecho de que estas capas de roca gruesas y ricas en calcio se asentaran directamente en la parte superior de los depósitos de roca dejados por los glaciares en retroceso indica que las temperaturas aumentaron significativamente cerca del final del Neoproterozoico, quizás alcanzando un promedio global superior a 90° Fahrenheit. (El promedio global de hoy es inferior a 60°F.)

El Ártico tropical

Un proyecto de la Institución Smithsoniana ha tratado de reconstruir las temperaturas para el Eón Fanerozoico, o aproximadamente los últimos quinientos millones de años. Los resultados preliminares publicados en 2019 mostraron que las temperaturas cálidas dominaban la mayor parte de ese tiempo, con temperaturas globales que aumentaban repetidamente por encima de los 80°F e incluso 90°F, demasiado cálidas para las capas de hielo o el hielo marino perenne. Hace unos 250 millones de años, alrededor del ecuador del supercontinente Pangea, ¡hacía demasiado calor para los pantanos de turba!

los resultados Preliminares de una Institución Smithsonian proyecto liderado por Scott Ala y Brian Huber, mostrando temperatura de la superficie terrestre durante los últimos 500 millones de años. Durante la mayor parte del tiempo, las temperaturas globales parecen haber sido demasiado cálidas (porciones rojas de la línea) para los casquetes polares persistentes. Los últimos 50 millones de años son una excepción. Imagen adaptada del Museo Nacional Smithsoniano de Historia Natural.

Los geólogos y paleontólogos han descubierto que, en los últimos 100 millones de años, las temperaturas globales han alcanzado su punto máximo dos veces. Un pico fue el Invernadero Caliente del Cretácico hace aproximadamente 92 millones de años, unos 25 millones de años antes de que los últimos dinosaurios de la Tierra se extinguieran. La actividad volcánica generalizada puede haber impulsado el dióxido de carbono atmosférico. Las temperaturas eran tan altas que los champsosaurios (reptiles parecidos a cocodrilos) vivían tan al norte como el Ártico canadiense, y los bosques de temperatura cálida prosperaban cerca del Polo Sur.

Otro período de invernadero fue el Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno (PETM) hace unos 55-56 millones de años. Aunque no tan caliente como el invernadero del cretácico, el PETM trajo temperaturas en rápido aumento. Durante gran parte del Paleoceno y principios del Eoceno, los polos estaban libres de capas de hielo, y palmeras y cocodrilos vivían por encima del Círculo Polar Ártico.

En la época del Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno, gran parte de los Estados Unidos continentales tenían un entorno subtropical. Esta palmera fósil es del Monumento Nacional Fossil Butte, Wyoming. Imagen cortesía del Servicio de Parques Nacionales de los Estados Unidos.

Durante el PETM, la temperatura media global parece haber aumentado hasta 5-8°C (9-14°F) a una temperatura promedio tan alta como 73°F. (De nuevo, el promedio global actual es inferior a 60°F. Aproximadamente al mismo tiempo, datos paleoclimáticos como fitoplancton fosilizado y sedimentos oceánicos registran una liberación masiva de dióxido de carbono a la atmósfera, al menos duplicando o posiblemente incluso cuadruplicando las concentraciones de fondo.

Las temperaturas oceánicas profundas fueron generalmente altas durante todo el Paleoceno y el Eoceno, con un pico particularmente cálido en el límite entre las dos épocas geológicas hace unos 56 millones de años. Las temperaturas en el pasado lejano se deducen de proxies (proporciones de isótopos de oxígeno de foraminíferos fósiles). El cálculo de temperaturas antes de hace 35 millones de años (rojo) supone un océano libre de hielo y no se aplica a condiciones más recientes (gris). Puestos «Q»del cuartel. Gráfico de Hunter Allen y Michon Scott, utilizando datos del Centro Nacional de Datos Climáticos de la NOAA, cortesía de Carrie Morrill.

todavía no se sabe donde todo el dióxido de carbono proviene y cuál es la secuencia exacta de los acontecimientos fue. Los científicos han considerado el secado de grandes mares interiores, la actividad volcánica, el deshielo del permafrost, la liberación de metano de los sedimentos oceánicos que se calientan, los enormes incendios forestales e incluso, brevemente, un cometa.

Como nada que hayamos visto

los períodos más calurosos de la Tierra—el Hadeano, el Neoproterozoico tardío, el Invernadero Caliente del Cretácico, el PETM—ocurrieron antes de que existieran los humanos. Esos climas antiguos no se habrían parecido a nada que nuestra especie haya visto jamás.

La civilización humana moderna, con su agricultura y asentamientos permanentes, se ha desarrollado en los últimos 10.000 años aproximadamente. El período ha sido generalmente de bajas temperaturas y relativa estabilidad climática global (si no regional). En comparación con la mayor parte de la historia de la Tierra, hoy en día es inusualmente frío; ahora vivimos en lo que los geólogos llaman un interglacial, un período entre glaciaciones de una edad de hielo. Pero como las emisiones de gases de efecto invernadero calientan el clima de la Tierra, es posible que nuestro planeta haya visto su última glaciación durante mucho tiempo.

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