La Tierra se enfrió durante 60 millones de años y nadie sabía adónde iba el CO₂

Durante 60 millones de años, la atmósfera terrestre perdió dióxido de carbono y el planeta se enfrió. Los científicos conocían este fenómeno. Lo que no podían explicar era adónde había ido a parar el CO₂. «Hemos tenido una comprensión notablemente limitada de dónde terminó ese carbono», declaró Ros Rickaby de la Universidad de Oxford, autora principal del nuevo estudio. La respuesta, descubrieron, estaba enterrada bajo el lecho marino — depositada allí por una cadena de procesos químicos oceánicos que dependían del nivel del mar y del reciclaje de fósforo, actuando como un termostato planetario lento a lo largo de la Era Cenozoica.

El estudio, publicado en los Anales de la Academia Nacional de Ciencias (Proceedings of the National Academy of Sciences), reconstruyó 60 millones de años de evidencia geológica: niveles del mar antiguos, concentraciones de oxígeno oceánico, disponibilidad de fosfatos y tasas de enterramiento de carbono orgánico en sedimentos de plataformas continentales. Lo que surgió fue un bucle de retroalimentación previamente desconocido que conectaba cuatro sistemas estudiados por separado pero nunca integrados en un único mecanismo.

Cómo funciona la cadena

El termostato comienza con el nivel del mar. Cuando los mares estaban aproximadamente 10 a 40 metros por encima de su nivel actual — el rango que el equipo identifica como el «punto óptimo» del sistema —, algo distintivo ocurre en las plataformas continentales. Las concentraciones de oxígeno en esas aguas poco profundas caen por debajo de un umbral crítico al descomponerse la materia orgánica, creando zonas de agua con bajo contenido de oxígeno justo donde los sedimentos ricos en carbono están más expuestos.

Esas condiciones de bajo oxígeno tienen un efecto específico sobre el fósforo. El fosfato se une normalmente a partículas de sedimento en presencia de oxígeno; al eliminarse este, el fosfato se libera de nuevo al agua. Ese fósforo reciclado alimenta un aumento en las algas marinas y otros plancton, cuyo crecimiento extrae carbono de las aguas superficiales. Cuando esos organismos mueren y se hunden, arrastran consigo el carbono. En el fondo marino, bajo las condiciones de bajo oxígeno que desencadenaron la liberación del fósforo, el carbono orgánico queda enterrado en lugar de descomponerse — y permanece así durante millones de años.

El resultado es un bucle auto-refuerzo: el nivel del mar establece las condiciones, el bajo oxígeno libera fósforo, el fósforo impulsa la productividad marina, la productividad entierra carbono, el carbono enterrado reduce el CO₂ atmosférico. El ciclo dura tanto como persistan las condiciones adecuadas de nivel del mar — y puede prolongarse durante millones de años antes de que el sistema se reequilibre.

«Nuestro coautor Christian Bjerrum estudió la conexión entre el nivel del mar, el oxígeno oceánico y el fosfato con un modelo informático hace dos décadas», dijo Zunli Lu de la Universidad de Syracuse. «Finalmente reunimos los registros geológicos necesarios para probar esta hipótesis.»

Cuando se apagó el termostato

El registro del equipo muestra que el mecanismo no funcionó de forma continua. Durante el Eoceno, hace aproximadamente entre 56 y 34 millones de años, los niveles del mar subieron lo suficiente como para superar el punto óptimo. Cuando esto ocurrió, las zonas de mínimo oxígeno ya no se superpusieron con los sedimentos ricos en materia orgánica de las plataformas continentales — las dos condiciones que hacen posible la retroalimentación. El enterramiento de carbono se debilitó. El CO₂ permaneció en la atmósfera en lugar de ser absorbido. Desde un punto de vista geológico, el Eoceno fue un período cálido: lo suficientemente cálido como para que crecieran bosques tropicales en lo que hoy es Wyoming y los cocodrilos vivieran más allá del Círculo Polar Ártico.

El regreso del sistema — vinculado a cambios en el nivel del mar asociados con la glaciación de la Antártida — coincidió con el enfriamiento sostenido que define los últimos 34 millones de años de la historia de la Tierra.

«Nuestros resultados sugieren que el aumento del enterramiento de carbono orgánico en sedimentos marinos desempeñó un papel mucho más importante del que se apreciaba anteriormente», afirmó Rickaby.

Qué no puede hacer esto

El termostato opera a escala de millones de años. Cada ciclo — desde el disparador del nivel del mar hasta la liberación de fósforo, el enterramiento de carbono y la reducción medible del CO₂ atmosférico — tarda cientos de miles de años en completarse. El CO₂ que la humanidad ha añadido a la atmósfera desde la industrialización se ha acumulado en aproximadamente 200 años. El mecanismo geológico no puede responder a ese ritmo.

También existe una incompatibilidad estructural: las zonas actuales de mínimo oxígeno están más profundas que durante el pico de operación del Cenozoico. Las plataformas continentales modernas son más estrechas y sus márgenes pobres en oxígeno están menos bien posicionadas para interactuar con los sedimentos ricos en materia orgánica. Las condiciones que hicieron eficiente al termostato durante 60 millones de años no se alinean actualmente.

Los investigadores son explícitos sobre este límite. El sistema estabilizó un clima que tuvo miles de años para ajustarse; no fue diseñado — y no puede operar — como un sumidero de carbono rápido.

Preguntas frecuentes sobre el termostato de CO₂ de la Tierra

¿Qué es una zona de mínimo oxígeno? Es una capa de agua oceánica, típicamente a profundidades de 100 a 1.000 metros, donde la concentración de oxígeno disuelto cae bruscamente. La vida marina que descompone materia orgánica consume la mayor parte del oxígeno disponible antes de que la circulación del agua pueda reponerlo. En estas zonas, las reacciones químicas normales cambian: el fósforo que de otro modo permanecería unido a los sedimentos se libera de nuevo al agua.

¿Cómo es diferente esto de la absorción directa de CO₂ por parte del océano? La absorción directa disuelve el CO₂ en la superficie y lo mantiene en solución — no elimina el carbono permanentemente y es reversible según cambien las temperaturas oceánicas. El mecanismo descrito en este estudio entierra físicamente el carbono orgánico en sedimentos del fondo marino, bloqueándolo de la atmósfera durante escalas geológicas en lugar de humanas.

¿Falló alguna vez este proceso? El ejemplo del Eoceno muestra que puede debilitarse. Cuando los niveles del mar son demasiado altos — por encima del punto óptimo —, el bucle de retroalimentación se rompe porque las zonas de mínimo oxígeno ya no alcanzan los depósitos de sedimentos más ricos. El CO₂ permanece elevado. El planeta se calienta. El mecanismo solo se reinicia cuando los niveles del mar vuelven al rango adecuado.

¿Podría activarse artificialmente este proceso? El estudio no aborda la geoingeniería. La retroalimentación depende del nivel del mar, la posición de las zonas de mínimo oxígeno y la distribución de sedimentos de plataformas continentales — variables que operan a escalas que ninguna tecnología humana controla actualmente.

Qué sigue ahora

La investigación abre una línea directa de investigación sobre uno de los enigmas más antiguos de la paleoclimatología: por qué el descenso del carbono terrestre durante el Cenozoico no fue suave. El registro geológico muestra pulsos de enfriamiento separados por intervalos cálidos — un patrón que el modelo del termostato ahora explica en términos de cambios en el nivel del mar que mueven al sistema dentro y fuera de su rango efectivo.

Para la ciencia climática actual, este hallazgo también añade especificidad a lo que hace diferentes los períodos cálidos pasados del presente. El Eoceno fue cálido porque el termostato estaba desactivado. El calentamiento actual está ocurriendo a pesar de que el termostato se encuentra en su rango estructural — simplemente porque la tasa de adición de CO₂ ha superado cualquier respuesta geológica.

Referencia: Rickaby et al., «Shelf-invading low-oxygen waters control Cenozoic organic carbon burial rates,» Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2526409123

Etiquetas: climate, carbon burial, Cenozoic era, ocean chemistry, phosphorus, PNAS