Daniel Rothman trabaja en el piso superior del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del Instituto Tecnológico de Massachusetts—un gran edificio de hormigón con vistas al río Charles en Cambridge. Matemático de formación, Rothman estudia sistemas complejos y ha encontrado un tema fascinante en el comportamiento de la Tierra. En particular, investiga el ciclo del carbono del planeta en un pasado lejano, especialmente durante momentos raros en los que se superó un punto de inflexión y entró en una espiral fuera de control, tardando cientos de miles de años en recuperarse.
Dado que toda la vida en la Tierra está basada en carbono, las grandes alteraciones del ciclo del carbono son más conocidas como extinciones masivas. Los geólogos han hecho un descubrimiento preocupante en las últimas décadas: muchas de las extinciones masivas de la Tierra—incluida la peor de todas—no fueron causadas por impactos de asteroides, como se creía, sino por enormes erupciones volcánicas que liberaron cantidades catastróficas de CO₂ a la atmósfera y los océanos.
Si se libera demasiado CO₂ demasiado rápido, puede saturar el ciclo del carbono y desencadenar un bucle de retroalimentación planetario. Los procesos naturales de la Tierra pueden entonces amplificar el problema, liberando aún más carbono y enviando el clima a una espiral devastadora que dura 100.000 años antes de que regrese la estabilidad. No importa si los niveles de CO₂ son altos o bajos al principio—lo que importa es la velocidad del cambio. Un aumento rápido puede llevar al desastre.
El ciclo del carbono normalmente maneja la liberación lenta y constante de CO₂ de los volcanes durante millones de años, moviendo el carbono entre el aire, los océanos y los seres vivos antes de que finalmente regrese a la Tierra. Pero si una enorme cantidad de carbono se libera en un tiempo muy corto—más rápido de lo que el planeta puede absorber—puede desencadenar una reacción en cadena mucho más destructiva que el evento inicial. Puede haber un umbral crítico que separa los eventos de calentamiento ordinarios, a los que la vida puede adaptarse, de las extinciones descontroladas.
Aunque han pasado más de 60 millones de años desde que la Tierra cruzó por última vez ese umbral, la investigación de Rothman sugiere que ahora estamos empujando al planeta por ese mismo camino peligroso. Una vez que crucemos esa línea, una extinción masiva puede volverse inevitable, incluso si tardara miles de años en desarrollarse por completo.
A lo largo de la historia de la Tierra, solo ha habido unas pocas formas de liberar enormes cantidades de carbono de la corteza a la atmósfera: eventos volcánicos masivos y raros que ocurren aproximadamente cada 50 millones de años, y—hasta donde sabemos—el capitalismo industrial, que ha sucedido solo una vez.
Las extinciones masivas no son simplemente eventos muy malos. No son pandemias que alteran la civilización como la COVID-19, que mató a menos del 1% de una sola especie de primate. No son como la pérdida de una cuarta parte de la vegetación mundial o la glaciación que esterilizó gran parte de América del Norte hace 20.000 años. Ni siquiera son como las erupciones de supervolcanes, que—aunque capaces de devastar la sociedad moderna—no han tenido un efecto duradero en la biodiversidad global. Todos estos son parte de los desafíos normales de la vida en la Tierra. La vida los ha soportado antes. Si fuera vulnerable al tipo de interrupciones rutinarias que forman parte de la vida diaria en un planeta volcánico. Pero aunque la Tierra es un mundo robusto, resistente a todo tipo de tensiones inimaginables que regularmente soporta, cada 50 a 100 millones de años ocurre algo verdaderamente catastrófico. Estas son las grandes extinciones masivas, cuando las condiciones en la superficie del planeta se vuelven tan hostiles en todas partes que superan la capacidad de adaptación de casi toda la vida compleja.
Cinco veces en la historia de la vida animal, esta devastación ha alcanzado—y en un caso, superado con creces—el umbral algo arbitrario de eliminar el 75% de las especies de la Tierra, ganándose el título de "gran extinción masiva". Los paleontólogos se refieren a estas como las Cinco Grandes, aunque el registro fósil también muestra docenas de otras extinciones masivas menos severas. La más reciente de las Cinco Grandes ocurrió hace 66 millones de años, una catástrofe global lo suficientemente grave como para terminar con el reinado de los dinosaurios gigantes.
Dejó atrás un cráter de 110 millas de ancho, descubierto en 1978 debajo de la Península de Yucatán en México por geofísicos que trabajaban para la compañía petrolera estatal Pemex. El tamaño y la forma del cráter indicaban que un asteroide de seis millas de anudo excavó instantáneamente un agujero de 20 millas de profundidad en el suelo. Tres minutos después, una cordillera extremadamente temporal de 10 millas de alto de granito fundido en explosión surgió hacia arriba. En el caos, el 76% de las especies animales fueron eliminadas.
En comparación, el daño que los humanos han infligido al resto del mundo viviente es relativamente modesto hasta ahora, representando quizás menos del 10% de las especies perdidas. Al menos por ahora. Según un influyente estudio de 2011 en Nature del paleobiólogo Anthony Barnosky, si continuamos a nuestro ritmo actual de extinción, podríamos escalar desde nuestro nivel ya alarmante—una extinción masiva menor—hasta la sexta gran extinción masiva en tan solo tres siglos o hasta 11.330 años. Para los futuros geólogos, no se vería diferente de un impacto de asteroide. Aún más preocupante, puede haber puntos de inflexión en el camino donde las especies restantes del mundo desaparezcan casi todas a la vez, como nodos en una red eléctrica que fallan juntos durante un colapso.
Dado lo devastador que ha sido ya el impacto humano en la biosfera, es escalofriante considerar que lo peor de nuestra extinción masiva puede estar aún por venir.
Un período en la historia de nuestro planeta destaca como único en su capacidad instructiva—y único en su caos, volatilidad y letalidad—cuando se trata de sobrecarga de CO2. Hace trescientos millones de años, la Tierra perdió repetidamente el control de su ciclo del carbono y soportó 90 millones de años de extinciones masivas, incluidas dos de las peores catástrofes globales de todos los tiempos, ambas impulsadas por el CO2. En un caso, el planeta casi muere. El paleontólogo Paul Wignall lo describió como sucumbir a "un clima de malevolencia sin igual". Al final del período Pérmico, hace 252 millones de años, erupcionó suficiente lava desde Siberia y se filtró en la corteza como para enterrar los 48 estados inferiores de EE. UU. bajo un kilómetro de roca.
Un kilómetro de profundidad.
Los restos de estos antiguos flujos de lava se conocen como las Trampas de Siberia. Hoy forman dramáticos cañones fluviales y mesetas de roca negra en la remota taiga salvaje de Rusia. Las erupciones que las crearon, que una vez cubrieron Siberia con 2 millones de millas cuadradas de basalto humeante, pertenecen a una clase rara de gigantes llamadas Provincias Ígneas Grandes (LIPs, por sus siglas en inglés).
Las LIPs son, por mucho, los fenómenos más peligrosos en la historia de la Tierra, con un historial mucho más catastrófico que los asteroides. Estos volcanes asesinos de planetas, que ocurren una vez por era, son completamente diferentes de las erupciones típicas como Tambora, Monte Rainier o Krakatau—o incluso Yellowstone. Imagina si Hawái se hubiera formado no a lo largo de decenas de millones de años, disperso por el Pacífico, sino todo a la vez en un estallido breve y violento. En menos de un millón de años, y todo en una región—a veces incluso reventando a través de los centros de los continentes—estos eventos volcánicos masivos, conocidos como Provincias Ígneas Grandes (LIPs), son el recordatorio dramático de la Tierra de que nuestra delgada corteza rocosa y la delicada capa de vida que la cubre descansan sobre un motor planetario agitado e indiferente. Aquí, corrientes colosales de roca arrastran placas oceánicas enteras hasta el núcleo del planeta para ser destruidas y rehechas. Cuando este proceso se interrumpe, las LIPs erupcionan como una indigestión tectónica, inundando vastas áreas con roca volcánica. Si estas erupciones son lo suficientemente grandes y rápidas, pueden devastar el mundo.
Al final del período Pérmico, durante la mayor extinción masiva de la historia, estas erupciones habrían producido explosiones aterradoras, probablemente causando breves inviernos volcánicos y lluvia ácida. Hubo envenenamiento generalizado por mercurio, junto con gases tóxicos de flúor y cloro—similares a los que asfixiaron a los soldados en las trincheras de la Primera Guerra Mundial. Más críticamente, y catastróficamente para la vida, las erupciones liberaron una cantidad de dióxido de carbono que alteró el planeta.
Curiosamente, a medida que la datación de la lava siberiana se ha vuelto más precisa, ahora sabemos que la extinción masiva no comenzó hasta 300.000 años después de las erupciones—después de que dos tercios de la lava ya hubieran inundado el norte de Pangea con roca de millas de espesor. Esto es desconcertante. Los volcanes habían estado arrojando su mezcla mortal habitual durante cientos de miles de años, superando con creces la contaminación industrial moderna. Habría habido innumerables explosiones violentas y tormentas corrosivas de lluvia ácida. Sin embargo, la vida persistió; la biosfera es resistente. Entonces, ¿por qué, después de tanta devastación sostenida, la vida colapsó repentinamente en todo el mundo, incluso en los océanos más profundos en el lado opuesto del planeta?
¿Qué causó la extinción masiva? "Puedes descartar las lavas", dice Seth Burgess, un geólogo del Servicio Geológico de EE. UU. Pero algo sobre estos volcanes siberianos debe haber cambiado dramáticamente después de 300.000 años, desencadenando el colapso global. Entonces, ¿qué fue?
El planeta comenzó a quemar sus propios combustibles fósiles.
El resultado fue una afluencia masiva de carbono que abrumó los sistemas reguladores de la Tierra y desequilibró el clima.
Los volcanes emiten naturalmente cantidades significativas de CO₂—hasta el 40% de los gases de una chimenea pueden ser dióxido de carbono. Pero después de siglos de actividad en la superficie, algo mucho más peligroso comenzó a gestarse bajo tierra. Enormes láminas de magma de 1.000 pies de espesor, incapaces de llegar a la superficie, se extendieron lateralmente a través de roca profunda como raíces incandescentes, calentando todo a su paso. Fue entonces cuando las condiciones se volvieron catastróficas.
Estas intrusiones de magma subterráneas quemaron una pila de ocho millas de espesor de antigua roca rusa en la Cuenca de Tunguska. Este pastel geológico incluía restos de viejas salinas y areniscas, pero más críticamente, piedra caliza rica en carbono, depósitos de gas natural de mares antiguos y carbón de épocas pasadas. Al contacto, el magma encendió estos combustibles fósiles y rocas ricas en carbono, desencadenando enormes explosiones de gas que fracturaron la roca suprayacente. En la superficie, cráteres de media milla de ancho erupcionaron, liberando gigatoneladas de dióxido de carbono y metano a la atmósfera.
Después de cientos de miles de años de erupciones superficiales típicas, los volcanes habían comenzado a quemar el subsuelo. Las Trampas de Siberia erupcionaron a una escala masiva, actuando como enormes centrales eléctricas de carbón, instalaciones de gas natural y fábricas de cemento. Como describió un científico la extinción del Pérmico final, "La quema de carbón habría representado una liberación incontrolada y catastrófica de energía de la celda de combustible planetaria de la Tierra". Estas erupciones liberaron enormes cantidades de CO₂ demasiado rápido para que el planeta pudiera absorber.
He aquí una secuencia probable de eventos al final del período Pérmico. Primero, el exceso de CO₂ atrapó más energía del sol cerca de la superficie de la Tierra—un proceso físico básico entendido por los científicos durante más de 150 años. Como resultado, el planeta se calentó unos 10°C durante miles de años, llevando tanto a la vida animal como vegetal a sus límites. El aire más cálido también contiene más humedad—aproximadamente un 7% más por grado de calentamiento—así que a medida que las temperaturas subían, el ciclo del agua se intensificaba, llevando a tormentas más frecuentes y severas.
Los océanos también se calentaron, reduciendo su contenido de oxígeno. Los animales marinos, ya luchando con el calor, necesitaban más oxígeno, no menos. A medida que los mares se volvían más calientes y estancados, la vida marina comenzó a morir. Para empeorar las cosas, el CO₂ atmosférico se disolvió en el océano como ácido carbónico, aumentando la acidez y agotando el carbonato que muchos organismos usan para construir conchas. Las criaturas marinas se volvieron débiles, enfermas o no pudieron formar conchas en absoluto.
Con el colapso de la vida oceánica, la red alimentaria marina comenzó a desmoronarse. En tierra, los incendios forestales destruyeron ecosistemas y liberaron aún más CO₂, mientras tormentas violentas azotaban los continentes. Los desechos de la tierra fueron arrastrados al mar, llevando nutrientes como el fósforo que alimentaron enormes floraciones de algas. Cuando estas floraciones murieron y se descompusieron, consumieron aún más oxígeno, asfixiando los océanos.
Mientras el CO₂ continuaba vertiéndose desde las Trampas de Siberia, el planeta se volvía más caliente, llevando las condiciones más allá de lo que la vida compleja podía soportar. En estos mares sin vida y privados de oxígeno, antiguas bacterias anaeróbicas—que no necesitan oxígeno para sobrevivir—comenzaron a prosperar. Algunas de estas bacterias usan sulfato para obtener energía, liberando sulfuro de hidrógeno tóxico como subproducto. Este gas es letal para la vida que respira oxígeno, como se ve hoy en fosas de estiércol o alrededor de campos petroleros como aquellos en la Cuenca Pérmica de Texas. El veneno se extendió por el océano profundo y hacia aguas menos profundas.
El mundo se volvió extremadamente caliente, azotado por tormentas y en gran parte despojado de vida vegetal. Los océanos eran ácidos, privados de oxígeno y emitían gases venenosos de estos antiguos microbios, matando casi todo a su paso.
Lejos de las erupciones, en regiones polares una vez boscosas como Sudáfrica, los ríos que una vez serpenteaban a través de paisajes con raíces ahora fluían rápidamente sobre terreno estéril. Los ríos tallaron canales entrelazados y expansivos a través del paisaje arrasado. Temporadas secas insoportablemente calientes quemaron los bosques, solo para ser seguidas por supertormentas apocalípticas que arrasaron con todo. Los animales que habían prosperado en esos bosques desaparecidos durante millones de años también desaparecieron. En el registro fósil, las esporas de hongos aparecen en todo el mundo, marcando el colapso de la biosfera. Incluso los insectos, cuyas vastas cantidades usualmente los protegen de la extinción masiva, lucharon por sobrevivir.
Mientras el calor extremo devastaba la vida en los polos, la parte media de la Tierra se volvió verdaderamente alienígena. A medida que el CO2 impulsaba las temperaturas globales hacia arriba, los océanos tropicales se calentaron tanto como "una sopa muy caliente"—lo suficientemente calientes, quizás, para alimentar "hipercanes" monstruosos de 500 mph que habrían devastado las costas. Las temperaturas en el interior se dispararon aún más. En su punto más bajo, gran parte de la superficie del planeta se parecía más al pais
