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Las rocas, la lluvia y el dióxido de carbono ayudan a controlar el clima de la Tierra durante miles de años -como un termostato- mediante un proceso llamado meteorización.
Un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad de Penn State puede mejorar nuestra comprensión de cómo responde este termostato cuando cambian las temperaturas.
«La vida ha existido en este planeta durante miles de millones de años, por lo que sabemos que la temperatura de la Tierra se ha mantenido lo suficientemente constante como para que haya agua líquida y pueda albergar vida», explica en un comunicado Susan Brantley, profesora de Geociencias en Penn State. «La idea es que la meteorización de las rocas de silicato es este termostato, pero nadie se ha puesto nunca realmente de acuerdo sobre su sensibilidad a la temperatura».
Dado que en la meteorización intervienen muchos factores, ha sido difícil utilizar únicamente los resultados de experimentos de laboratorio para crear estimaciones globales de cómo responde la meteorización a los cambios de temperatura, explican los científicos.
El equipo combinó mediciones de laboratorio y análisis de suelos de 45 lugares de todo el mundo y muchas cuencas hidrográficas para comprender mejor la meteorización de los principales tipos de rocas de la Tierra y utilizó esos resultados para crear una estimación global de cómo responde la meteorización a la temperatura.
«Cuando se hacen experimentos en el laboratorio y no se toman muestras del suelo o de un río, se obtienen valores diferentes», explica Brantley. «Así que lo que intentamos hacer en esta investigación es examinar esas diferentes escalas espaciales y averiguar cómo podemos dar sentido a todos estos datos que los geoquímicos de todo el mundo han ido acumulando sobre la meteorización en el planeta. Y este estudio es un modelo de cómo podemos hacerlo».
La meteorización forma parte de un acto de equilibrio del dióxido de carbono en la atmósfera terrestre. Los volcanes han emitido grandes cantidades de dióxido de carbono a lo largo de la historia de la Tierra, pero en lugar de convertir el planeta en una casa caliente, el gas de efecto invernadero se elimina lentamente a través de la meteorización.
La lluvia toma el dióxido de carbono de la atmósfera y crea un ácido débil que cae a la Tierra y desgasta las rocas de silicato de la superficie. Los subproductos son arrastrados por arroyos y ríos hasta el océano, donde el carbono acaba encerrado en rocas sedimentarias, explican los científicos.
«Desde hace mucho tiempo se ha planteado la hipótesis de que el equilibrio entre el dióxido de carbono que entra en la atmósfera procedente de los volcanes y el que es arrastrado por la erosión a lo largo de millones de años mantiene la temperatura del planeta relativamente constante», explica Brantley. «La clave es que cuando hay más dióxido de carbono en la atmósfera y el planeta se calienta, la meteorización se acelera y extrae más dióxido de carbono. Y cuando el planeta está más frío, la meteorización se ralentiza».
Pero aún se desconoce mucho sobre la sensibilidad de la meteorización a los cambios de temperatura, en parte debido a las largas escalas espaciales y temporales implicadas.
«En un perfil de suelo, se ve una imagen de un suelo en el que el obturador de la cámara ha estado abierto durante un millón de años: hay procesos integrados que han tenido lugar durante un millón de años y se intentan comparar con un experimento en un matraz de dos años», explicó Brantley.
Según Brantley, el campo de la ciencia de las zonas críticas -que examina los paisajes desde la vegetación más alta hasta las aguas subterráneas más profundas- ha ayudado a los científicos a comprender mejor las complejas interacciones que influyen en la meteorización.
Por ejemplo, las rocas deben fracturarse para que el agua penetre en las grietas y empiece a descomponer los materiales. Para que eso ocurra, la roca debe tener grandes superficies expuestas, y es menos probable que eso ocurra en regiones donde el suelo es más profundo.
«Sólo cuando empiezas a cruzar escalas espaciales y temporales empiezas a ver lo que es realmente importante», dijo Brantley. «La superficie es realmente importante. Puedes medir todas las constantes de velocidad que quieras para esa solución en el laboratorio, pero hasta que no puedas decirme cómo se forma el área superficial ahí fuera, en el sistema natural, nunca vas a poder predecir el sistema real.»
Los científicos informaron en la revista Science de que las mediciones de la sensibilidad a la temperatura en el laboratorio eran inferiores a las estimaciones de suelos y ríos en su estudio. Utilizando observaciones de laboratorio y de campo, ampliaron sus conclusiones para estimar la dependencia global de la temperatura en la meteorización.
Su modelo puede ser útil para entender cómo responderá la meteorización al cambio climático en el futuro y para evaluar los intentos del ser humano de aumentar la meteorización para extraer más dióxido de carbono de la atmósfera, como el secuestro de carbono.
«Una idea ha sido mejorar la meteorización excavando mucha roca, triturándola, transportándola y poniéndola en el campo para que se meteorice», explica Brantley. «Y eso funcionará, ya está funcionando. El problema es que es un proceso muy lento».
Aunque el calentamiento puede acelerar la meteorización, los científicos afirman que extraer de la atmósfera todo el dióxido de carbono que los humanos han añadido podría llevar miles o cientos de miles de años.
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