Las matemáticas predicen la sexta extinción masiva para 2100

El fatal acontecimiento tendrá lugar si se supera el umbral crítico de emisiones de gases de efecto invernadero.

Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusets (MIT) ha augurado que el incremento de las emisiones de dióxido de carbono desde el siglo XIX puede conducir a un nuevo evento de extinción masiva, la sexta extinción en masa que coincidirá con el exterminio generalizado de las especies de los seres vivos en todo el mundo.

En los últimos 540 millones de años, la Tierra ha sufrido cinco eventos de extinción en masa; cada uno de ellos con una serie de procesos que alteraron el ciclo normal de carbono a través de la atmósfera y los océanos.

¿Nos encaminamos hacia la sexta extinción masiva?

Es una pregunta que se hacen muchos científicos debido al aumento constante de las emisiones de dióxido de carbono desde el Siglo XIX. Pero no es fácil predecir tal evento fatal, puesto que es complicado relacionar antiguas anomalías de carbono, que ocurrieron durante miles o millones de años, hasta las de hoy día, que han tenido lugar durante poco más de un siglo.

Para aportar algo de luz sobre esto, Daniel Rothman, profesor de geofísica del Departamento de Ciencias Atmosféricas y Planetarias del MIT y co-director del Centro Lorenz del MIT, ha analizado cambios significativos en el ciclo del carbono durante los últimos 540 millones de años, incluyendo los cinco eventos de extinción masiva, identificando "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.

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 a las que los ecosistemas globales puedan adaptarse. 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 nuevo evento de extinción.

Partiendo de este razonamiento, Rothman predice que si se superan estos umbrales, conduciría a un entorno inestable y, en última instancia, a la extinción en masa. El límite sería añadir 310 gigatoneladas de CO2 disuelto en los océanos, cantidad que se alcanzará, según los pronósticos del Panel Intergubernamental para el Cambio Climático, en el año 2100.

Fórmulas matemáticas

"Esto no quiere decir que el desastre ocurra al día siguiente. Nos dice que, si no se controla, el ciclo del carbono entraría en un reino en el que ya no será estable, y que se comportaría de una forma que sería difícil de predecir. En el pasado geológico, este tipo de comportamiento está asociado con la extinción en masa", aclara Rothman.

Rothman elaboró una fórmula matemática basada en principios físicos relacionados con el funcionamiento del ciclo del carbono que depende básicamente del balance entre la fotosíntesis y la respiración. La fórmula relaciona la tarifa crítica y la magnitud del cambio en el ciclo del carbón a la escala de tiempo que separa un cambio rápido de un cambio lento.

Posteriormente, probó la fórmula repasando la historia geoquímica de nuestro planeta, hallando 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. Para cada evento, incluyendo las cinco extinciones en masa, Rothman señaló el cambio en el carbono, expresado en el registro geoquímico como un cambio en la abundancia relativa de dos isótopos, carbono-12 y carbono-13.

"Se hizo evidente que había una tasa característica de cambio que al sistema básicamente no le gustaba pasar", dice Rothman.

Cuatro de los cinco eventos de extinción en masa de la Tierra se encuentran por encima de ese umbral observado por el científico. Tras un análisis más profundo, descubrió que la tasa crítica para la catástrofe está relacionada con un proceso oculto dentro del ciclo natural del 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. A partir de la tasa crítica y la escala de tiempo de equilibrio, calculó que la masa crítica de carbono para nuestro momento actual es de aproximadamente 310 gigatoneladas.

Según los datos del informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático, en el mejor de los casos se prevé que los seres humanos aportarán 300 gigatonelones de carbono a los océanos para el año 2100 (en el peor de los casos más de 500 gigatonelones) superando con creces el umbral crítico. En todos los escenarios, para el año 2100, el ciclo del carbono estará cerca o muy por encima del umbral de la catástrofe.

Referencia: "Thresholds of catastrophe in the Earth system," Science Advances (2017). advances.sciencemag.org/content/3/9/e1700906

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