Un equipo internacional de geocientíficos ha encontrado importantes indicios de que los altos niveles de dióxido de carbono en la atmósfera eran los responsables de las temperaturas cálidas en los principios de la Tierra, según publican en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'. Sólo se enfriaron con el inicio de la tectónica de placas, ya que el CO2 se fue capturando y almacenando en los continentes emergentes.

Unos niveles muy altos de CO2 en la atmósfera pueden explicar las elevadas temperaturas de la todavía joven Tierra hace entre tres y cuatro mil millones de años. En aquella época, nuestro Sol brillaba con sólo el 70 u 80 por ciento de su intensidad actual. Sin embargo, el clima de la joven Tierra era aparentemente bastante cálido porque apenas había hielo glacial.

Este fenómeno se conoce como la 'paradoja del Sol joven y débil'. Sin un gas de efecto invernadero eficaz, la joven Tierra se habría congelado en un trozo de hielo. Los científicos debaten si el CO2, el metano o un gas de efecto invernadero totalmente diferente calentó el planeta Tierra.

La nueva investigación realizada por el doctor Daniel Herwartz, de la Universidad de Colonia; el profesor doctor Andreas Pack, de la Universidad de Gotinga, ambas en Alemania, y el Profesor doctor Thorsten Nagel, de la Universidad de Aarhus (Dinamarca) sugiere ahora que los altos niveles de CO2 son una explicación plausible. Esto también resolvería otro problema geocientífico: las temperaturas de los océanos, aparentemente demasiado altas.

Una cuestión muy debatida en la ciencia de la Tierra es la de las temperaturas de los primeros océanos. Hay pruebas de que eran muy calientes. Las mediciones de isótopos de oxígeno en rocas calizas o silíceas muy antiguas, que sirven de geotermómetros, indican temperaturas del agua de mar superiores a los 70ºC. Unas temperaturas más bajas sólo habrían sido posibles si el agua de mar hubiera cambiado su composición isotópica de oxígeno. Sin embargo, esto se consideró durante mucho tiempo improbable.

Los modelos del nuevo estudio muestran que los altos niveles de CO2 en la atmósfera pueden proporcionar una explicación, ya que también habrían causado un cambio en la composición del océano.

"Los altos niveles de CO2 explicarían así dos fenómenos a la vez: en primer lugar, el clima cálido de la Tierra, y en segundo lugar, por qué los geotermómetros parecen mostrar agua de mar caliente. Teniendo en cuenta la diferente proporción de isótopos de oxígeno del agua de mar, llegaríamos a temperaturas más cercanas a los 40°C", señala Daniel Herwartz, de la Universidad de Colonia. Es posible que también hubiera mucho metano en la atmósfera.

Pero eso no habría tenido ningún efecto en la composición del océano, señalan los autores. "Por tanto, no explicaría por qué el geotermómetro de oxígeno indica temperaturas demasiado altas. Ambos fenómenos sólo pueden explicarse por los altos niveles de CO2", añadió Herwartz. Los autores estiman que la cantidad total de CO2 fue de aproximadamente un bar. Eso sería como si toda la atmósfera actual estuviera formada por CO2.

Hoy en día, el CO2 es sólo un gas traza en la atmósfera. Comparado con eso, un bar parece una cantidad absurdamente grande. Sin embargo, si observamos nuestro planeta hermano, Venus, con sus aproximadamente 90 bares de CO2, podemos poner las cosas en perspectiva", explica Andreas Pack, de la Universidad de Gotinga.

En la Tierra, el CO2 acabó siendo retirado de la atmósfera y del océano y almacenado en forma de carbón, petróleo, gas y pizarras negras, así como en la piedra caliza. Estos depósitos de carbono se encuentran principalmente en los continentes. Sin embargo, la joven Tierra estaba cubierta en gran parte por océanos y apenas había continentes, por lo que la capacidad de almacenamiento de carbono era limitada.

"Eso también explica los enormes niveles de CO2 de la Tierra joven desde la perspectiva actual. Al fin y al cabo, hace unos 3.000 millones de años, la tectónica de placas y el desarrollo de masas de tierra en las que se podía almacenar el carbono durante un largo periodo de tiempo acababan de cobrar velocidad", explica Thorsten Nagel, de la Universidad de Aarhus.

Para el ciclo del carbono, la aparición de la tectónica de placas lo cambió todo. Las grandes masas de tierra con montañas permitieron una meteorización más rápida de los silicatos, que convirtieron el CO2 en piedra caliza. Además, el carbono quedó efectivamente atrapado en el manto terrestre al subducirse las placas oceánicas. Así, la tectónica de placas hizo que el contenido de CO2 en la atmósfera disminuyera bruscamente.

Las repetidas edades de hielo muestran que la Tierra se volvió significativamente más fría. "Estudios anteriores ya habían indicado que el contenido de piedra caliza en los antiguos basaltos apuntaba a un fuerte descenso de los niveles de CO2 atmosférico. Esto encaja bien con un aumento de los isótopos de oxígeno en la misma época. Todo indica que el contenido atmosférico de CO2 disminuyó rápidamente tras el inicio de la tectónica de placas", concluye Daniel Herwartz. Sin embargo, en este contexto "rápidamente" se refiere a varios cientos de millones de años.