Un científico del Massachusetts Institute of Technology (MIT) advierte de que para el año 2100, es decir, dentro de 83 años, los océanos podrían albergar el carbono suficiente para provocar el exterminio masivo de especies en los próximos milenios.

Las emisiones de dióxido de carbono (CO2) han aumentado constantemente desde el siglo XIX, pero descifrar si este reciente aumento en el carbono podría conducir a la extinción en masa ha sido un reto hasta el momento para los investigadores. Esto se debe, principalmente, a que es difícil relacionar antiguas anomalías de carbono, que ocurren durante miles o millones de años, hasta las interrupciones de hoy en día, que han tenido lugar durante poco más de un siglo.

En los últimos 540 millones de años, la Tierra ha sufrido cinco eventos de extinción en masa, cada uno involucrando procesos que alteraron el ciclo normal de carbono a través de la atmósfera y los océanos. Estas perturbaciones en carbono se desarrollaron cada una durante miles y millones de años y coinciden con el exterminio generalizado en todo el mundo de especies marinas.

El profesor de geofísica del Departamento de Ciencias Atmosféricas y Planetarias del MIT y co-director del Centro Lorenz del MIT, Daniel Rothman, que ha analizado estos cambios significativos y estos cinco eventos de extinción masiva, ha identificado "umbrales de catástrofe" en el ciclo del carbono que, si se superan, conducirían a un entorno inestable y, en última instancia, a la extinción en masa.

En un artículo publicado en Science Advances, el investigador sugiere que la extinción en masa ocurre si uno de los dos umbrales es cruzado. Por un lado, para los cambios en el ciclo del carbono que ocurren en escalas de tiempo largas, las extinciones seguirán si esos cambios ocurren a velocidades más rápidas de las que los ecosistemas globales pueden adaptarse. Para las perturbaciones del carbono que tienen lugar en escalas de tiempo más cortas, el ritmo de los cambios del ciclo del carbono no importará; en cambio, el tamaño o magnitud del cambio determinará la probabilidad de un evento de extinción.

Tomando este razonamiento teniendo en cuenta el tiempo, Rothman predice que, dada la reciente subida de las emisiones de dióxido de carbono en una escala de tiempo relativamente corta, una sexta extinción dependerá de si una cantidad crítica de carbono se agrega a los océanos. Esa cantidad, según calcula el experto, es de unos 310 gigatoneladas (1 gigatonelada = 1.000 millones de toneladas), y estima que esta cantidad es equivalente a la cantidad de carbono que el ser humano habrá agregado a los océanos para el año 2100.

No obstante, Rothman asegura que consecuencias ecológicas desastrosas de este posible evento tardarían en llegar en unos 10.000 años, pero sería a partir del año 2100 cuando el mundo podría haberse iniciado en un "territorio desconocido". "Esto no quiere decir que el desastre ocurra al día siguiente –reflexiona Rothman–. Significa que, si no se controla, el ciclo del carbono se movería hacia un ámbito que ya no sería estable y se comportaría de una manera que sería difícil de predecir". Pero el investigador advierte: "En el pasado geológico, este tipo de comportamiento está asociado con la extinción en masa".

Los 4 de los 31 eventos que sobrepasan el umbral son extinciones

Para comparar estos grandes acontecimientos de extinciones masivas en el pasado geológico, que se producen en tan amplias escalas de tiempo, a lo que sucede en la actualidad, Rothman desarrolló una simple fórmula matemática basada en principios físicos básicos que relaciona el índice crítico y la magnitud del cambio en el ciclo del carbono a la escala de tiempo que separa el cambio rápido del lento, y llegó a la hipótesis de que esta fórmula debería predecir si la extinción en masa, o algún otro tipo de catástrofe global, podría ocurrir.

Mediante la búsqueda a través de cientos de artículos publicados sobre geoquímica, Rothman identificó 31 eventos en los últimos 542 millones de años en los que se produjo un cambio significativo en el ciclo de carbono de la Tierra. Por cada evento, en las que incluyó las cinco extinciones masivas, el experto puso el foco en el cambio en el carbono.

Así, el investigador observó un umbral común que la mayor parte de los 31 acontecimientos parecían no sobrepasar. Por el contrario, el experto halló que cuatro de estos 31 eventos sobrepasaban este límite. Estos cuatro eventos coincidían precisamente con los periodos de extinción masiva y el que más se alejaba del umbral correspondía a la más severa extinción del periodo Pérmico, en la que desaparecieron más del 95% de las especies marinas de todo el mundo. "Entonces se convirtió en una cuestión de averiguar lo que significaba", relata Rothman.

Una "fuga" oculta

Tras un análisis más profundo, Rothman encontró que la tasa crítica para la catástrofe estaba relacionada con un proceso oculto dentro del ciclo natural de carbono de la Tierra. El ciclo es esencialmente un bucle entre la fotosíntesis y la respiración. Normalmente, hay una "fuga" en el ciclo, en el que una pequeña cantidad de carbono orgánico se hunde en el fondo del océano y, con el tiempo, es enterrada como sedimento y secuestrada del resto del ciclo del carbono.

Rothman encontró que la tasa crítica era equivalente a la tasa de exceso de producción de dióxido de carbono que resultaría de tapar la fuga. Cualquier dióxido de carbono adicional inyectado en el ciclo no podría ser descrito por el propio bucle. Uno o más procesos, en cambio, habrían llevado el ciclo del carbono a un territorio inestable.

A continuación, determinó que la tasa crítica sólo se aplicaba más allá de la escala temporal en la que el ciclo del carbono marino puede restablecer su equilibrio después de ser perturbado. Hoy en día, este plazo es de unos 10.000 años. Para eventos mucho más cortos, el umbral crítico ya no está vinculado a la velocidad a la que se agrega carbono a los océanos, sino a la masa total del carbono. Ambos escenarios dejarían un exceso de carbono circulando a través de los océanos y la atmósfera, probablemente resultando en el calentamiento global y la acidificación de los océanos. A partir de esto, calculó que el umbral de masa crítica de carbono en la era actual era de aproximadamente 310 gigatoneladas.

A continuación, comparó su predicción con los datos del último informe del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) de la ONU sobre la cantidad total de carbono que se habría añadido a los océanos de la Tierra para el año 2100.

Según este documento, en el mejor de los casos se proyecta que los seres humanos aportarán 300 gigatoneladas de carbono a los océanos para el 2100, mientras que en el peor de los casos esta cifra alcanzaría los 500 gigatoneladas, superando con creces el umbral crítico de 310 gigatoneladas impuesto por Rothman. En todos los escenarios, el experto muestra que para 2100, el ciclo del carbono estará cerca o muy por encima del umbral de catástrofe.