La Tierra tiene un nuevo jugador sorprendente en el juego del clima: el oxígeno. Aunque el oxígeno no es un gas de efecto invernadero que atrapa el calor, su concentración en nuestra atmósfera puede afectar la cantidad de luz solar que llega al suelo, y los nuevos modelos sugieren que el efecto ha alterado el clima en el pasado.
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Actualmente, el oxígeno constituye aproximadamente el 21 por ciento de los gases en la atmósfera del planeta, pero ese nivel no ha sido constante en la historia de la Tierra. Durante los primeros dos mil millones de años, había poco oxígeno en la atmósfera. Luego, hace unos 2.500 millones de años, las cianobacterias fotosintéticas comenzaron a agregar oxígeno a la atmósfera. “El oxígeno se produce como un producto de desecho de la fotosíntesis. Se consume a través de la respiración ”, explica el climatólogo de la Universidad de Michigan, Chris Poulsen, autor principal del estudio publicado hoy en Science .
Ese producto de desecho provocó una extinción masiva conocida como el Gran Evento de Oxigenación. Pero con el tiempo, nuevas formas de vida evolucionaron que usan o expulsan oxígeno en la respiración, y los niveles de oxígeno atmosférico continuaron aumentando. "La producción y el entierro de materia vegetal durante largos períodos hace que aumenten los niveles de oxígeno", explica Poulsen. Los niveles pueden caer nuevamente cuando esa materia orgánica antigua atrapada queda expuesta en la tierra, y elementos como el hierro reaccionan con el oxígeno de la atmósfera, una reacción llamada meteorización oxidativa. Como resultado de estos procesos, los niveles de oxígeno atmosférico han variado desde un mínimo del 10 por ciento hasta un máximo del 35 por ciento en los últimos 540 millones de años más o menos.
Poulsen y sus colegas estudiaban el clima y las plantas del Paleozoico tardío, y durante una reunión comenzaron a hablar sobre si los niveles de oxígeno podrían haber afectado el clima de alguna manera en el pasado. Los estudios han demostrado que el dióxido de carbono atmosférico ha sido el principal impulsor del clima a lo largo del tiempo, por lo que la mayoría pensó que el papel del oxígeno ha sido insignificante.
Pero los modelos de computadora basados en datos de carbono no han podido explicar todo en el registro. Por ejemplo, la Cenomania, una edad en el Cretácico tardío, estuvo marcada por altas temperaturas de dióxido de carbono y altísimas, pero los modelos de esta época generalmente arrojan temperaturas polares y tasas de precipitación que son demasiado bajas en comparación con los datos tomados del registro paleogeológico. Entonces, Poulsen comenzó a modificar un modelo climático para probar la idea del oxígeno, y los resultados mostraron que los cambios en la concentración de oxígeno sí tuvieron un impacto a través de una serie de retroalimentaciones.
"La reducción de los niveles de oxígeno adelgaza la atmósfera, permitiendo que más luz solar llegue a la superficie de la Tierra", explica Poulsen. Más luz solar permite que se evapore más humedad de la superficie del planeta, lo que aumenta la humedad. Como el vapor de agua es un gas de efecto invernadero, queda más calor atrapado cerca de la superficie de la Tierra y las temperaturas aumentan. El aumento de la humedad y la temperatura también conduce a aumentos en la precipitación. Por el contrario, cuando las concentraciones de oxígeno son más altas, la atmósfera se vuelve más espesa y dispersa más luz solar. Como resultado, hay menos vapor de agua para atrapar el calor.
Agregar los efectos del oxígeno durante otros períodos de tiempo podría conducir a modelos más precisos del pasado del planeta, dicen los investigadores. Pero Poulsen advierte que el estudio no tiene ningún efecto sobre lo que se sabe sobre el clima actual de la Tierra. El clima del planeta está cambiando hoy porque los niveles de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y el metano están aumentando dramáticamente: el oxígeno no es un factor.
"Los niveles de oxígeno están cayendo hoy, pero a una tasa muy lenta, aproximadamente decenas de partes por millón por año", dice. "Esta tasa es demasiado lenta para afectar el clima en el mundo moderno"., y los futuros científicos del clima necesitarán agregar oxígeno a sus modelos para obtener una imagen completa.
