A prehistoria do cambio climático. Cando o metano regulaba o tempo

Sempre se dixo iso cambio climático é relativamente moderno, causado principalmente por grandes emisións de gases de efecto invernadoiro á atmosfera, como metano e CO2, por humanos desde a revolución industrial. Non obstante, que pensarías se che dixese que ao longo de miles de millóns de anos desde que se formou a Terra houbo outros cambios climáticos?

A atmosfera terrestre non sempre foi a mesma que na actualidade. Pasou por moitos tipos de composicións. Cal é a prehistoria do cambio climático?

Cando o metano regulaba o tempo

Hai uns 2.300 millóns de anos, estraños microorganismos daban vida nova ao entón "novo" planeta Terra. Trátase de cianobacterias. Encheron o planeta de aire. Non obstante, crese que moito antes deste tempo, outro grupo de organismos unicelulares poboaron o planeta e poderían facelo habitable. Falamos de metanóxenos.

Os metanóxenos son organismos unicelulares que só poden sobrevivir en condicións non hai osíxeno e sintetizan metano durante o seu metabolismo como produto de refugallo. Hoxe só podemos atopar metanóxenos en lugares como o intestino dos rumiantes, o fondo dos sedimentos e outros lugares do planeta onde non existe osíxeno.

Como sabemos, o metano é un gas de efecto invernadoiro que retén 23 veces máis calor que o dióxido de carbono, polo que hai unha hipótese de que durante os primeiros dous mil millóns de anos do planeta Terra gobernaron os metanóxenos. O metano sintetizado por estes organismos provocou un efecto invernadoiro con enormes repercusións no clima de todo o planeta.

Hoxe, o metano só persiste na atmosfera durante uns 10 anos, debido á presenza de osíxeno. Non obstante, se a atmosfera terrestre carecese de moléculas de osíxeno, o metano podería persistir durante uns 10.000 anos. Naquela época, a luz solar non era tan forte como agora, polo que a cantidade de radiación que chegaba á superficie da Terra e quentaba así o planeta era moito menor. É por iso que, para aumentar a temperatura do planeta e crear un ambiente habitable, necesitábase metano para atrapar a calor.

Efecto invernadoiro dunha atmosfera primitiva

Cando se formou a Terra hai uns 4.600 millóns de anos, o Sol emitiu unha luminosidade equivalente ao 70% do que fai hoxe. É por iso que, antes da primeira era do xeo (hai uns 2.300 millóns de anos) a atmosfera dependía totalmente do efecto invernadoiro.

Pensaron os especialistas en cambio climático en amoníaco como o gas de efecto invernadoiro que retivo a calor na atmosfera primitiva, xa que se trata dun poderoso gas de efecto invernadoiro. Non obstante, en ausencia de osíxeno atmosférico, a radiación ultravioleta do Sol destrúe rapidamente o amoníaco, facendo do metano o gas predominante nese momento.

Á achega de calor na atmosfera e ao efecto invernadoiro tamén lle engadimos CO2. Daquela, a súa concentración era moito menor, por iso non podería ser a causa do efecto invernadoiro. O CO2 só se emitía á atmosfera de forma natural, a través dos volcáns.

O papel do metano e a néboa que arrefriou o planeta

O papel do metano na regulación do clima inicial comezou hai uns 3.500 millóns de anos, cando os metanóxenos sintetizaron gas metano nos océanos como produto de refugallo. Este gas atrapou a calor do Sol nunha ampla rexión do espectro electromagnético. Tamén permitiu o paso da radiación ultravioleta, polo que entre estes factores engádese co CO2 existente, mantiveron o planeta a unha temperatura habitable.

Os metanóxenos sobreviviron mellor a temperaturas máis altas. A medida que se intensificaban as temperaturas, tamén aumentou o ciclo da auga e aumentou a erosión das rochas. Este proceso de erosión das rochas, extrae CO2 da atmosfera. Así as dúas cousas a concentración de metano e a de CO2 na atmosfera fíxose igual.

A química da atmosfera fixo que as moléculas de metano se polimerizaran (forman cadeas de moléculas de metano unidas entre si) e forman hidrocarburos complexos. Estes hidrocarburos condensáronse en partículas que, a gran altitude, formaron unha néboa laranxa.  Esta nube de po orgánico compensou o efecto invernadoiro absorbendo a luz visible da radiación solar incidente e emitíndoa de novo ao espazo. Deste xeito, reduciu a cantidade de calor que chegaba á superficie do planeta e contribuíu ao arrefriamento do clima e á ralentización da produción de metano.

Metanóxenos termófilos

Os metanóxenos termófilos son aqueles que sobreviven en rangos de temperatura bastante elevados. Por esta razón, cando se formou a néboa de hidrocarburos, a medida que as temperaturas globais arrefriaban e diminuían, os metanóxenos termófilos non podían sobrevivir a tales condicións. Cun clima máis frío e unha poboación prexudicial de metanóxeno termófilo, as condicións do planeta cambiaron.

A atmosfera só podería manter as concentracións de metano tan altas se o metano xeraríase a velocidades comparables á actual. Non obstante, os metanóxenos non xeraron tanto metano coma os humanos nas nosas actividades industriais.

Os metanóxenos aliméntanse basicamente de hidróxeno e CO2, xerando metano como produto de refugallo. Outros consumen acetato e outros compostos pola degradación anaerobia da materia orgánica. Por iso, hoxe en día, os metanóxenos Só prosperan no estómago dos rumiantes, o limo que subxace nos campos de arroz inundados e noutros ambientes anóxicos. Pero dado que a atmosfera primitiva carecía de osíxeno, todo o hidróxeno emitido polos volcáns almacenábase nos océanos e era usado polos metanóxenos, xa que non tiña osíxeno á súa disposición para formar auga.

Néboa de efecto "anti invernadoiro"

Debido a este ciclo de retroalimentación positiva (maior temperatura, máis metanóxenos, máis metano, máis calor, máis temperatura ...) o planeta converteuse nun invernadoiro tan quente que só os microorganismos termófilos conseguiron adaptarse a este novo ambiente. Non obstante, como mencionei antes, formouse unha néboa a partir de hidrocarburos que levaron a radiación ultravioleta incidente facendo que o tempo arrefríe. Deste xeito, detívose a produción de metano e as temperaturas e a composición atmosférica comezaban a estabilizarse.

Se comparamos as brétemas coa de Titán, o satélite máis grande de Saturno, vemos que tamén ten a mesma cor laranxa característica correspondente á densa capa de partículas de hidrocarburos, que se forma cando o metano reacciona coa luz solar. Non obstante, esa capa de hidrocarburos fai que a superficie de Titán estea a -179 graos centígrados. Esta atmosfera é máis fría do que o fixo o planeta Terra en toda a súa historia.

Se a nube de hidrocarburos da Terra alcanzase a densidade que ten a de Titán, desviaría a luz solar suficiente para contrarrestar o poderoso efecto invernadoiro do metano. Toda a superficie do planeta conxelaríase, matando así a todos os metanóxenos. A diferenza entre Titán e a Terra é que esta lúa de Saturno non ten nin CO2 nin auga, polo que o metano evapórase facilmente.

O final da era do metano

A néboa que se formou a partir do metano non durou para sempre. Houbo tres glaciacións desde que o Proterozoico e o metano poden explicar por que se produciron.

A primeira glaciación chámase glaciación huroniana e baixo as rochas máis antigas atopadas baixo os seus depósitos glaciares hai detritos de uraninita e pirita, dous minerais que indican un nivel moi baixo de osíxeno atmosférico. Non obstante, por riba das capas glaciares, obsérvase unha gres avermellada que contén hematita, un mineral que se forma en ambientes ricos en osíxeno. Todo isto indica que a glaciación huroniana produciuse precisamente cando os niveis de osíxeno atmosférico comezaron a dispararse.

Neste novo ambiente cada vez máis rico en osíxeno, metanóxenos e outros organismos anaerobios que noutrora dominaron o planeta, desapareceron gradualmente ou víronse cada vez máis confinados a hábitats máis restrinxidos. De feito, a concentración de metano permanecería igual ou superior á actual, se os niveis de osíxeno se mantivesen máis baixos.

Isto explica por que na Terra, durante o Proterozoico, non houbo glaciacións durante case 1.500 millóns de anos, aínda que o Sol seguía sendo bastante débil. Especulouse a posibilidade de que un segundo aumento do osíxeno atmosférico ou do sulfato disolto tamén desencadeará episodios de glaciación ao reducir o efecto protector do metano.

Como vedes, a atmosfera terrestre non sempre foi como hoxe. Pasou a estar desprovisto de osíxeno (unha molécula que hoxe necesitamos para vivir) e onde o metano regulou o clima e dominou o planeta. Ademais, despois das idades de xeo, a concentración de osíxeno foi aumentando ata converterse en estable e igual á actual, mentres que o metano reduciuse a lugares máis restrinxidos. Actualmente, a concentración de metano está a aumentar debido ás emisións das actividades humanas e contribúe ao efecto invernadoiro e ao cambio climático actual.