La evolución del clima en la Tierra

Desde su formación, hace unos 4500 millones de años, la Tierra ha sufrido todo tipo de avatares climáticos que, en esencia, se pueden sintetizar en una alternancia irregular de épocas de frío y de calor. De su estudio se encarga la paleoclimatología y, como resulta imposible retroceder en el tiempo, estamos limitados a inferir las condiciones climáticas de cada periodo a partir de los rastros dejados en rocas primitivas, vetustos bloques de hielo, fósiles arcaicos o árboles ancestrales.

Podemos considerar que el clima es una consecuencia de la aparición de la atmósfera en nuestro planeta. En su origen, la Tierra estaba formada por un núcleo incandescente rodeado de una espesa nube de gases y polvo. Los primeros 500 millones de años estuvieron marcados por un incesante vulcanismo y un continuo bombardeo de meteoritos. Un progresivo enfriamiento permitió que se produjese un proceso de diferenciación, en el que los materiales más densos se aglutinaron en el centro y los más ligeros ascendieron. Con el tiempo, la superficie terrestre comenzó a solidificarse y los gases y vapores desprendidos fueron conformando una primitiva atmósfera.

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El clima de la Tierra primigenia

La atmósfera primigenia estaba formada por los gases procedentes de las emanaciones volcánicas, como el hidrógeno, el sulfuro de hidrógeno, el amoniaco y el metano, con muy poco nitrógeno y absolutamente nada de oxígeno. Con el paso del tiempo, fue aumentando la proporción de nitrógeno y, sobre todo, de dióxido de carbono. La composición de aquella atmósfera era similar a la que poseen Venus o Marte. Aunque se carecen de rocas sedimentarias inalteradas de aquella época, parece que hay consenso en asumir que el efecto invernadero creó un clima más cálido del que disponemos en la actualidad.

El cambio climático durante el Precámbrico

Se estima que hace unos 3800 millones de años, el desprendimiento de grandes cantidades de vapor de agua modificó la composición de la atmósfera de la Tierra. El enfriamiento paulatino posibilitó la formación de nubes, dando lugar a abundantes precipitaciones que originaron los primeros océanos (algunas hipótesis también contemplan la posibilidad de que grandes cantidades de agua llegaran del exterior en forma de cometas).

Estas condiciones permitieron el surgimiento de las primeras formas de vida, hace unos 3600 millones de años. Al parecer, las primeras bacterias eran productoras de metano, pero un salto significativo se produjo con la aparición de las cianobacterias. Estos organismos eran capaces de realizar la fotosíntesis, por lo que comenzaron a absorber el dióxido de carbono atmosférico y a desprender oxígeno. Este gas reaccionaba con el metano, por lo que su concentración fue disminuyendo progresivamente. El efecto invernadero se suavizó, y la Tierra fue enfriándose gradualmente.

Hace unos 2300 millones de años, la cantidad de oxígeno alcanzó las proporciones actuales (en torno a un 20 %). En ese momento la Tierra conoció su primera era glacial, que cubrió de hielo gran parte de la superficie terrestre durante unos 300 millones de años. Este suceso, conocido habitualmente como Tierra Blanca, tuvo que tener una causa mucho más potente que la mera disminución del efecto invernadero. Una hipótesis plantea que una actividad volcánica inusualmente intensa o el impacto de un gran meteorito pudieron crear una densa capa de aerosoles en la atmósfera que, al reflejar la radiación procedente del Sol, provocaron un enfriamiento global, reforzado a medida que fue la superficie terrestre fue cubriéndose de hielo. También hay quien sugiere que la Tierra pudo atravesar una nube interestelar de polvo cósmico que impedía la llegada de la radiación solar.

Pasado ese tiempo, el planeta volvió a calentarse, el hielo comenzó a retirarse y los organismos vivos se desarrollaron en los océanos. Hace unos 1200 millones de años se produjo una segunda era glacial que puso al límite de la extinción a las formas de vida del planeta.  Tras la segunda era glacial siguió una nueva etapa cálida, bastante más corta que la anterior, que dio paso a un tercer episodio de Tierra Blanca, hace 700 millones de años, el más intenso y de mayor extensión de los cuatro que se piensa que ha habido en nuestro planeta. Se cree que fue debida a la formación del antiguo supercontinente Rodinia en la zona ecuatorial (que limitó la absorción de calor por parte de los océanos situados en la zona tropical). Algunos indicios apuntan a que el hielo llegó a alcanzar la zona ecuatorial, por lo que las únicas especies que pudieron sobrevivir debieron ser las marinas mejor adaptadas. La actividad volcánica pudo contribuir a la desaparición de la superficie helada y a contrarrestar el enfriamiento provocado por la pérdida de energía por reflexión. Con ella finaliza el periodo Precámbrico, hace unos 540 millones de años.

El Precámbrico (3800-540 Ma) es el periodo de tiempo que abarca los eones Hádico, Arcaico y Proterozoico, y que supone un 88 % de la edad total de la Tierra. Le sigue el eón Fanerozoico, que se divide en tres eras: Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico.

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Formación del supercontinente Rodinia

El cambio climático durante el Paleozoico

Tras el Precámbrico, comienza la era paleozoica o era primaria (540-250 Ma), que se divide en seis periodos:

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Periodos del Paleozoico (540-250 Ma)

Durante el Cámbrico, los continentes empezaron a juntarse cerca del Ecuador y se calcula que la concentración de dióxido de carbono era de unas diez veces la actual. La temperatura fue al alza hasta el final del Ordovícico, cuando comenzaron a descender hasta el punto que provocaron la primera extinción masiva. Algunos encuentran su origen en el deriva del supercontinente Gondwana que, en una primera etapa, al desplazarse hacia el polo sur, se cubrió de hielo, disminuyendo el nivel del mar y, posteriormente, durante su deshielo, provocando el efecto contrario, lo que supuso una importante alteración de las corrientes oceánicas y del clima. Esta etapa de era glacial duró unos 40 millones de años.

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Durante el Silúrico y el Devónico se fueron alternando etapas de calentamiento y enfriamiento, en una de la cuales se sitúa la segunda extinción masiva que afectó principalmente a la vida marina. La etapa cálida con la que finalizó el Devónico, de la cual tenemos vestigios coralinos similares a los de los arrecifes tropicales actuales, se mantuvo durante buena parte del Carbonífero. Esto permitió que la vida explosionara en el planeta, que se cubrió de frondosos bosques, vio cómo los insectos y anfibios se diversificaban y los primeros reptiles se adaptaban a la tierra firme. La humedad imperaba en el ambiente y una cuarta Tierra Blanca, la última, tuvo lugar al final de este periodo, hace unos 300 millones de años.

Durante el Pérmico, el clima se hizo más cálido, los glaciares retrocedieron y en la parte central de los continentes se mantuvieron condiciones climáticas secas y áridas, que se alternaron con temperaturas cálidas y frías. Al finalizar el Pérmico un calentamiento global muy rápido y severo provocó, según parece, la tercera extinción masiva, conocida también como la Gran Mortandad, por ser la más grave de todas las que han sufrido los seres vivos de nuestro planeta (se calcula que desaparecieron el 95 % de las especies marinas y el 75 % de las terrestres). Su origen no es del todo claro: una actividad volcánica extrema, vigorosos choques entre placas de la litosfera, liberación masiva de gases del océano (sulfuro de hidrógeno, clatratos de metano…) o, incluso, el impacto de un meteorito. Dada la trágica magnitud del suceso, quizá la explicación esté en una combinación de factores.

Cambio climático durante el Mesozoico

Al iniciar el Mesozoico (250-65 Ma), el conjunto de grandes masas de tierra que existían en nuestro planeta se habían asociado en un único supercontinente, denominado Pangea. Posteriormente, se fragmentaría e iría adquiriendo hacia el final de esta era una distribución de océanos y continentes similar a la actual. Dicha circunstancia, en combinación con otros factores internos (actividad volcánica) y externos (astronómicos), tuvo una implicación muy importante en el comportamiento climático posterior, ya que las corrientes marinas (superficiales y profundas) pasaron a ser las grandes moduladoras del clima terrestre.

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El Mesozoico, o era secundaria, se divide en tres periodos de nombres muy conocidos: el Triásico (250-200 Ma), el Jurásico (200-145 Ma) y el Cretácico (145-65 Ma). Su comienzo estuvo marcado por el mismo clima que caracterizó al Pérmico, es decir, frío y húmedo, que luego siguió con periodos cálidos y secos.

Durante el Triásico se dio el clima más árido y seco que la Tierra ha conocido, pues la unificación de Pangea y su posición en latitudes altas favorecieron temperaturas cálidas, sin periodos de hielo. En esta época aparecen los dinosaurios y los primeros mamíferos, que evolucionaron durante el Jurásico. En este periodo, la parte central de Pangea era extremadamente cálida y árida, y había una gran cantidad de zonas desérticas, rodeadas por zonas húmedas.

A finales del Jurásico, debido a que Pangea comenzó a fragmentarse, el clima empezó a cambiar, haciéndose menos árido y con la presencia de hielo escarchado en los polos (sexta era glacial). Las temperaturas cálidas persistieron durante el Cretácico, varios grados por encima de las actuales, y no hay evidencia de hielo en los polos en esa etapa. Al finalizar el Cretácico se produce la extinción masiva que afectó especialmente a los grandes reptiles. Según la opinión cada vez más extendida, esto ocurrió por el impacto de un meteorito, en la península del Yucatán, que desprendió grandes cantidades de partículas a la atmósfera que se mantuvieron en suspensión y se extendieron por todo el planeta. La Tierra se ensombreció y la atmósfera se contaminó, una combinación que resultó letal para el 75 % de las especies vegetales y animales la poblaban.

Cambio climático durante el Cenozoico

El Cenozoico es la era más reciente de la historia de la Tierra, desde hace 65 millones de años a la actualidad. Tradicionalmente se ha dividido en era terciaria y era cuaternaria:

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Épocas del Cenozoico (65 Ma-actualidad)

A principios del Cenozoico, el clima experimentó cambios que tendieron al enfriamiento del planeta y a la aparición de hielo en los polos, por lo que dio comienzo la séptima era glacial, en la que todavía estamos inmersos, pues los casquetes polares, aunque amenazados, se conservan en la actualidad.

El Paleoceno comenzó con un clima más cálido que el actual, en el que incluso había palmeras en Groenlandia y bosques tropicales en la India. La separación de Australia de la Antártida abrió paso a una corriente antártica que enfrió el océano Atlántico. Los episodios cálidos fueron seguidos de caídas en la temperatura cada vez más bruscas y duraderas, que afectaron al clima.

Durante el Oligoceno los polos se encontraban cubiertos de hielo, mientras que parte de Eurasia y Norteamérica presentaba climas templados. En el Mioceno se produjo un ligero calentamiento por la liberación de hidratos que desprendieron dióxido de carbono, lo que permitió el desarrollo de los mamíferos. Tras la formación del istmo de Panamá, que unió los continentes sudamericano y norteamericano, se produce un cambio de corrientes que enfría el Ártico, asociado a un enfriamiento paulatino durante el Plioceno.

Desde el comienzo del Pleistoceno, 2’5 millones de años, vivimos una época glacial que se caracteriza por una mayor regularidad en la alternancia de ciclos fríos (glaciaciones) y cálidos (periodos interglaciales).

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Cambio climático durante el Holoceno

La última glaciación (glaciación de Würm) comenzó hace unos 100000 años y tuvo su apogeo hace unos 20000, remitiendo rápidamente hace 11000 años, cuando comienza el periodo interglacial actual, el Holoceno.

Durante la primera mitad del Holoceno se mantuvo un clima algo más cálido que el actual (óptimo climático del Holoceno). Tras una vuelta al frío, el clima volvió a templarse, lo que coincide con los primeros asentamientos y permitió el auge de las civilizaciones mesopotámicas. La extensión del Sahara por las sequías prolongadas (asociadas al fenómeno de El Niño) movilizó a los pueblos que se asentaron y, posteriormente, se unificaron en el Antiguo Egipto. La expansión del Imperio Romano se benefició de la bonanza del clima en la zona mediterránea.

Hacia el 400 d.C. los inviernos se volvieron más duros y los pueblos del norte de Europa migraron hacia tierras más al sur. Los primeros siglos de la Edad Media vinieron marcados por un descenso de las temperaturas que mejorarían a partir del siglo XI. El apogeo llegó entre los siglos XIII y XIV (óptimo climático medieval), y fue seguido de un periodo marcado por las bajas temperaturas, especialmente en el hemisferio norte, entre los siglos XVI y XIX (Pequeña Edad de Hielo), debido a una actividad solar anómala (especialmente entre 1645 y 1715, con el llamado mínimo de Maunder) y a una actividad volcánica intensa (como la erupción del volcán islandés Laki, en 1783, y del volcán indonesio Tambora, en 1815).

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Durante el siglo XX el clima se ha mantenido cálido. Desde 1950 se ha apreciado un creciente aumento de la temperatura que guarda relación con el aumento de la concentración de dióxido de carbono atmosférico. Por primera vez en la historia, la causa de un cambio tan rápido es consecuencia de la actividad de una especie, el ser humano, y la quema descontrolada de combustibles fósiles. Algunos autores comienzan a hablar ya del Antropoceno para referirse a la época en que los seres humanos hemos comenzado a influir en el clima.

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