El cambio climático podría ser el problema más urgente de nuestra época, tanto en el plano político como en lo que respecta a la vida en la Tierra. Cada vez existe más conciencia de que el clima global es una cuestión de acción pública.
Durante 11.500 años, las concentraciones de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera se mantuvieron en torno a 280 ppm (la «normalidad» preindustrial), con una temperatura superficial media de alrededor de 15 °C. Desde la Revolución Industrial, este nivel no ha dejado de aumentar, hasta alcanzar 410 ppm en 2018. Las geociencias, centradas en escalas de tiempo de hasta miles de millones de años, están en una posición única para mostrar con gran claridad lo abruptamente que las sociedades industriales han cambiado y están cambiando el clima de la Tierra.
Clima, gases de efecto invernadero y CO2
El principal motor del clima terrestre es el Sol. Nuestra estrella aporta una potencia superficial media de 342 W/m2 al año (aproximadamente la de un secador de pelo por cada metro cuadrado del planeta). La Tierra absorbe alrededor del 70 % de esta energía y refleja el resto. Si este fuera el único mecanismo climático, la temperatura media sería de -15 °C (por debajo del punto de congelación del agua, 0 °C). Lo más probable es que la vida fuera imposible. Afortunadamente, parte de la energía absorbida se vuelve a emitir como radiación infrarroja, que, a diferencia de la luz visible, interactúa con los gases de efecto invernadero (GEI) presentes en la atmósfera para devolver calor hacia la superficie terrestre. Este efecto invernadero mantiene actualmente nuestra temperatura media en torno a 15 °C.
Los principales GEI son el vapor de agua y el tan debatido CO2. El dióxido de carbono contribuye hasta en un 30 % al efecto invernadero total, y el vapor de agua aporta alrededor del 70 %. Sin embargo, el CO2 tiene un poder de calentamiento global que el vapor de agua no tiene. El vapor de agua en la atmósfera tiene un tiempo de permanencia muy corto (de horas a días) y su concentración solo puede aumentar si lo hace la temperatura. El CO2 permanece en la atmósfera durante 100 años y su concentración no está controlada únicamente por la temperatura. Así, el CO2 es capaz de desencadenar el calentamiento: si aumenta la concentración de CO2, la temperatura media, independientemente de su propia tendencia, aumentará.
Sumideros de carbono
Por ello, es fundamental comprender cómo se regula el CO2 atmosférico. En escalas de tiempo geológicas (más de 100.000 años), los gases volcánicos son la principal fuente de CO2, con una media de 0,4 mil millones de toneladas de CO2 al año (0,4 GtCO2/año). Pero el CO2 no se acumula indefinidamente en la atmósfera. Entra y sale gracias a otros procesos ambientales y se almacena en depósitos conocidos como sumideros de carbono.
El océano, por una parte, contiene 50 veces más carbono que la atmósfera. Sin embargo, el CO2 disuelto en el océano puede liberarse fácilmente hacia la atmósfera, mientras que solo los sumideros geológicos mantienen el CO2 alejado de la atmósfera en escalas de tiempo geológicas.
El primer sumidero geológico es la materia orgánica sedimentaria. Los organismos vivos contienen carbono orgánico formado a partir del CO2 atmosférico mediante la fotosíntesis, y los organismos muertos suelen depositarse en el fondo de los océanos, lagos y pantanos. Así, con el tiempo se acumulan inmensas cantidades de carbono orgánico en los sedimentos marinos y continentales, parte de los cuales acaban transformándose en combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón).
Las rocas calcáreas son el segundo sumidero geológico de carbono. Rocas como los granitos o los basaltos son meteorizadas por las aguas superficiales, que arrastran los iones de calcio y bicarbonato hacia el océano. Los organismos marinos los utilizan para construir partes duras de carbonato cálcico. Cuando se depositan en el fondo del océano, el carbonato cálcico acaba secuestrado en forma de caliza.
Según las estimaciones, estos dos sumideros combinados contienen entre 50.000 y 100.000 veces más carbono que la atmósfera actual.
La atmósfera terrestre a lo largo del tiempo
La cantidad de CO2 en la atmósfera terrestre ha variado enormemente. Décadas de investigación nos permiten trazar las principales líneas de la historia, a partir de que la Tierra se formó por completo hace 4.400 millones de años.
La atmósfera primitiva de la Tierra era extremadamente rica en CO2 (hasta 10.000 veces los niveles actuales), mientras que el oxígeno (O2) era escaso. Durante el Arcaico (entre 3.800 y 2.500 millones de años), la vida floreció por primera vez y se formaron los primeros continentes. La meteorización comenzó a extraer CO2 de la atmósfera. El desarrollo de la fotosíntesis contribuyó a reducir el CO2 atmosférico, al tiempo que elevó los niveles de O2 durante el Gran Evento de Oxigenación, hace unos 2.300 millones de años. La concentración de CO2 cayó a «solo» entre 20 y 100 veces el nivel preindustrial, sin volver nunca a la concentración de los primeros eones de la Tierra.
Dos mil millones de años después, cambió el ciclo del carbono. Hacia el Devónico tardío-Carbonífero temprano (hace aproximadamente 350 millones de años), la concentración de CO2 rondaba 1.000 ppm. Aún no existían los mamíferos. Durante el Devónico aparecieron y se extendieron las plantas vasculares capaces de sintetizar lignina. La lignina es una molécula resistente a la degradación microbiana, lo que permitió que se acumularan durante millones de años enormes reservas de carbono orgánico en forma de carbón. Combinado con la meteorización de la cordillera herciniana (cuyos vestigios pueden encontrarse en el Macizo Central francés o en los Apalaches de Estados Unidos), el enterramiento de carbono orgánico redujo el CO2 atmosférico a niveles similares a los actuales (o inferiores) y generó una gran era glacial entre 320 y 280 millones de años atrás.
Hacia finales del Jurásico (hace 145 millones de años), sin embargo, el péndulo había oscilado. Los dinosaurios dominaban la Tierra, evolucionaron los mamíferos, aumentó la actividad tectónica y Pangea (el último supercontinente) se fragmentó. El CO2 aumentó, hasta entre 500 y 2.000 ppm, y se mantuvo en niveles altos, sosteniendo un clima de invernadero cálido durante 100 millones de años.
Desde hace 55 millones de años, la Tierra se enfrió a medida que el CO2 disminuyó, en particular tras el levantamiento del Himalaya y el consiguiente aumento de la meteorización y de la sedimentación de carbono orgánico. La evolución continúa con la aparición de los homínidos hace 7 millones de años. Hace 2,6 millones de años, la Tierra entró en un nuevo estado caracterizado por la alternancia de periodos glaciares e interglaciares a un ritmo regular, determinado por los parámetros orbitales de la Tierra y amplificado por el ciclo del carbono de corto plazo. El CO2 alcanzó su nivel preindustrial hace 11.500 años, cuando la Tierra entró en la etapa interglaciar más reciente.
Una nueva historia: la Revolución Industrial
Hasta el siglo XIX, la historia del carbono atmosférico y del clima terrestre era una historia de geología, biología y evolución. Esa historia cambió bruscamente tras la Revolución Industrial, cuando los humanos modernos (Homo sapiens), que probablemente aparecieron hace 300.000 años, comenzaron a extraer y quemar combustibles fósiles a gran escala.
Hacia 1950, la adición de CO2 a la atmósfera por la combustión de combustibles fósiles ya estaba demostrada, mediante la firma isotópica del carbono de las moléculas de CO2 (conocido como el efecto “Suess”). A finales de los años setenta, los científicos del clima observaron una rápida tendencia hacia temperaturas globales más cálidas. El IPCC, creado en 1988, mostró en 2012 que la temperatura media había aumentado 0,9 °C desde 1901. Este cambio podría parecer modesto en comparación con la última deglaciación, cuando la temperatura media aumentó unos 6 °C en 7.000 años, pero es al menos 10 veces más rápido.
La temperatura media sigue aumentando, y parámetros naturales como la actividad solar o el vulcanismo no pueden explicar un calentamiento tan rápido. La causa es, sin ambigüedad, la adición humana de GEI a la atmósfera, y los países de altos ingresos son los que emiten más CO2 por habitante.
¿Cómo terminará nuestra historia?
Las sociedades industriales han quemado alrededor del 25 % de los combustibles fósiles de la Tierra en 160 años e invirtieron abruptamente un flujo natural que almacenaba carbono fuera de la atmósfera. Este nuevo flujo generado por el ser humano está, en cambio, añadiendo 28 Gt de CO₂ al año, 50 veces más que los volcanes. La captura geológica natural no puede compensarlo y el CO2 atmosférico sigue aumentando.
Las consecuencias son inminentes, numerosas y graves: fenómenos meteorológicos extremos, subida del nivel del mar, retroceso de los glaciares, acidificación de los océanos, alteraciones de los ecosistemas y extinciones. La Tierra ya ha sobrevivido a otras catástrofes. Aunque el calentamiento actual superará la capacidad de adaptación de muchas especies, la vida continuará. Lo que está en juego no es el planeta. Lo que está en juego es el futuro de las sociedades humanas y la preservación de los ecosistemas actuales.
Aunque las ciencias de la Tierra no pueden ofrecer soluciones para pensar en los cambios necesarios en nuestro comportamiento y en el consumo de combustibles fósiles, sí pueden y deben contribuir al conocimiento y a la conciencia colectiva sobre el actual calentamiento global.
