05 marzo 2013

La utilización de isótopos estables en arqueología: 2 - reconstrucción del clima

NOTA: Para apreciar los gráficos mejor se puede cliquear encima. Para una introducción sobre isotopos estables ver http://www.amaata.com/2013/02/la-utilizacion-de-isotopos-estables-en.html

Quería aportar aquí unas curvas isotópicas que reflejan fielmente la evolución del clima durante el Pleistoceno, y durante el fanerozoico (la época geológica con fósiles visibles, aunque esta definición ya resulta anticuada).

El Pleistoceno coincide con la evolución humana y se caracteriza por su grandes cambios climáticas (glaciales - interglaciares), y probablemente la evolución humana es íntimamente relacionado con estos cambios ambientales.

Las curvas isotópicas nos dan un perfecto timing de los cambios aparte que indican la intensidad de las variaciones de temperatura.

En la siguiente figura, curva B, se ve la evolución de los isotopos de oxigeno durante los últimos 500.000 años (el Pleistoceno duro unos 2.500.000 años) como está reflexionado en el carbonato de unos organismos que viven en el fondo marino (formaminiferos bénticos). Sin dar más explicación afirmamos que cuando más bajo la concentración de isotopos estables de oxigeno en el carbonato más baja era la temperatura del agua del mar y al revés.
http://www.sciencemag.org/content/early/2013/02/20/science.1228729.abstract
A. Vaks et al. 2013 Speleothems Reveal 500,000-Year History of Siberian Permafrost


La zonas azules en la figura indican los llamados interglaciares, épocas de calor, como nuestro propio Holóceno que vemos en la parte izquierda de la figura.

Quitando la parte de antes de 300.000 años observamos una regularidad en el ciclo frio/calor. La parte interglaciar dura unos 20.000 años y la parte glacial unos 80.000-100.000 años.
Si nos fijamos en la curva B, marcado en rojo, vemos que los picos calientes son numerados en marón, y los picos fríos en azul. Aunque la curva tiene irregularidades, vemos que un interglaciar se termina gradualmente, poco a poco enfriándose, con algunos picos de calor (los llamados interstadiales, épocas de mejora climática de corta duración, centenares a mil años).

Lo más llamativo es quizás que durante una época glacial el clima se enfría progresivamente hasta llegar a un máximo glaciar, con una siguiente mejora que va espectacularmente rápido, en un par de miles de años se recupera el clima de un interglaciar.

Para más claridad miramos de nuevo la curva isotópica, pero ahora convertido en temperaturas relativa al Holoceno. A más bajo la diferencia de temperatura,más frío.
Se ve con un lujo de detalles la evolución de la temperatura media gracias a los conceptos de reconstrucción de paleo-temperatura basado en los isotopos estables de oxigeno. Esta curva ha revolucionado los estudios del clima en el pasado y su cronología absoluta.



Observamos temperaturas ligeramente más altas en el penúltimo interglaciar, el Eemiano, un epoca glacial fría con algunas mejoras de corta duración (varias interstadiales), y luego a partir de 20.000 años (izquiera) un espectacular aumento de las temperaturas durante el tardoglacial con algunos momentos de más frío (Dryas). Para finalmente durante el Holoceno volver a a una situación interglaciar, relativamente estable.

No hace falta subrayar que esta curva visualizada aquí es una de las más importantes condicionantes para la evolución humana, no solo para la temperatura (y sus cambios en la vegetación) pero también por los cambios de mar de centenares de metros que conlleva, igual por la formación de enormes capas de hielo que compartimentan por su inaccesibilidad la geografía.

En un último paso podemos mirar como la temperatura del mar ha evolucionado durante la historia geológica, y esto si es un viaje en el tiempo difícil de concebir, pero creo muy fascinante.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f5/All_palaeotemps.png

Primero habrá que fijarse en que la escala es altamente telescópica, y que el presente está ahora a la derecha. El Holoceno, lo últimos 10.000 años muestran una relativa estabilidad, aunque también muestra
alguna evolución (por ejemplo la pequeña edad de hielo entre 1500-1700 que conllevó unos fríos históricos, el Tamesis se congeló regularmente, y la extensión de los glaciares), también vemos que el principio del Holoceno era ligeramente mas caluroso. Observamos también en la parte extrema derecha el subidón de la temperaturas (calientamiento global) que se registra por excelencia en los fondos marinos.
A partir del año 10.000 entramos en el Pleistoceno con sus enormes oscilaciones de temperatura que empezaron hace unos 3.000.000 de años (origen del hombre).

En el Terciario observamos un claro máximo al principio del Eoceno (hace unos 55.000.000 años). Este máximo es visible en el flysch de Zumaia (Gipuzkoa) donde es representado por unas capas arcillosas rojas (derecha de la entrada de la Playa de San Telmo) que representan una crisis biotica muy fuerte (el oceano parece quemarse). Vemos que también en épocas anteriores han existido oscilaciones de temperatura todavía mucho más importantes que las del Pleistoceno.

Creo haber demostrado la utilidad del paleotermometro de los isotopos estables de oxigeno para arqueología y paleontología.