¿Qué es una edad de hielo?

Sabemos que la Tierra pasa por diferentes ciclos de cambio climático. Debido a los cambios en la órbita de la tierra, factores geológicos y cambios en la emisión del Sol, nuestro planeta sufre, en ocasiones, una importante bajada de temperaturas en superficie y en la atmósfera. El resultado es un largo periodo de glaciación o, como la llamamos coloquialmente, una edad de hielo…

Nota: Esta entrada es una traducción casi literal de un fenomenal artículo publicado por la popular página Universe Today sobre las glaciaciones. Vale la pena, porque repasa a fondo, de una manera muy didáctica, todo lo que sabemos sobre la materia.

¿Qué es una glaciación?

Crestas heladas en el mar de Beaufort, en la costa norte de Alaska. Crédito: Wikimedia Commons/Lusilier

Crestas heladas en el mar de Beaufort, en la costa norte de Alaska.
Crédito: Wikimedia Commons/Lusilier

Las glaciaciones se caracterizan por el crecimiento y expansión de las capas de hielo a lo largo de la superficie de la Tierra, algo que sucede cada pocos millones de años. Aunque pueda parecer extraño, lo cierto es que todavía estamos en la última gran edad de hielo, que comenzó en el plioceno tardío (hace unos 2,58 millones de años) y estamos, actualmente, en una época interglacial, caracterizada por la retirada de los glaciares.

Cada vez que hablamos de una edad de hielo, por tanto, nos referimos a esos períodos de frío en la historia de nuestro planeta, en los que las capas de hielo y los glaciares se expanden a lo largo de su superficie,  algo que se corresponde, a su vez, con cambios significativos en las temperaturas globales y que puede durar varios millones de años.

Durante una glaciación, la diferencia de temperatura entre el ecuador y los polos puede ser muy importante, y tenemos constancia de que incluso la temperatura en las profundidades del mar también descienden. Esto permite que los grandes glaciares (que pueden alcanzar tamaños similares a los de los continentes) se expandan, cubriendo gran parte de la superficie del planeta. Desde la era precámbrica, las edades de hielo se han venido sucediendo en intervalos de unos 200 millones de años.

¿Cómo las descubrimos?

La capa de hielo antártico, que se expandió durante la última glaciación. Crédito: Wikimedia Commons/Stephen Hudson

La capa de hielo antártico, que se expandió durante la última glaciación.
Crédito: Wikimedia Commons/Stephen Hudson

El primer científico que teorizó sobre la existencia de épocas glaciares en el pasado fue el ingeniero y geógrafo suizo Pierre Martel, en el siglo XVIII. En 1742, mientras visita un valle alpino, escribió acerca de la dispersión de grandes rocas en formaciones erráticas, algo que los nativos de la zona atribuían a que los glaciares, antiguamente, se habían extendido mucho más lejos. En otras partes del mundo, en las décadas posteriores, comenzaron a surgir explicaciones similares para explicar patrones similares de distribución de las rocas.

Desde mediados de aquel siglo, los investigadores europeos comenzaron a contemplar la posibilidad de que el hielo pudiese servir como un medio de transporte de material rocoso. Esto incluía la presencia de rocas en zonas costeras en las regiones de los países bálticos (todos aquellos que rodean al Mar Báltico) y en la península escandinava. Sin embargo, fue el geólogo dano-noruego Jens Esmark (1762-1839) el que planteó por primera vez la existencia de una secuencia de edades de hielo a nivel global.

Esta teoría fue detallada en un estudio que publicó en 1824, en el que proponía que los cambios en el clima de la Tierra (que se debían a cambios en su órbita) eran los responsables. A esta le siguió, en 1832, la especulación del geólogo e ingeniero de montes alemán, Albrecht Reinhard Bernhardi, que sugirió que las capas de hielo polares podrían haberse extendido, en el pasado, hasta las zonas templadas del planeta.

En aquella misma época, el botanista alemán Karl Friedrich Shimper y el biólogo suizo-americano Louis Agassiz comenzaron a desarrollar, de manera independiente, sus propias teorías sobre la glaciación global, lo que llevó a Schimper a crear el término edad de hielo en el año 1837. A finales del siglo XIX, la teoría de la edad de hielo había comenzado a ganar amplio reconocimiento y aceptación sobre la idea de que la Tierra se había enfriado de manera gradual desde su estado original de material fundido.

En el siglo XX, el polímata serbio Milutin Milkankovic desarrolló su concepto de los ciclos de Milankovic, en los que conectaba los cambios climáticos a largo plazo con cambios periódicos en la órbita de la Tierra alrededor del Sol. De esta manera, ofrecía una explicación demostrable para las glaciaciones, y permitió a los científicos hacer predicciones sobre cuando podrían volver a ocurrir cambios significativos en el clima de la Tierra.

Las evidencias de las edades de hielo

Durante una glaciación, las capas de hielo se expanden. Crédito: NASA

Durante una glaciación, las capas de hielo se expanden.
Crédito: NASA

Hay tres tipo de evidencias para la teoría de las glaciaciones, que van desde lo geológico y químico hasta lo paleontológico (es decir, el registro fósil). Cada uno de ellos tiene sus beneficios y desventajas particulares, y han ayudado a los científicos a desarrollar una percepción general del efecto que las edades de hielo han tenido en el registro geológico de los últimos miles de millones de años.

La evidencia geológica incluye rocas rascadas, valles glaciales, la formación de crestas montañosas peculiares, la deposición de material poco consolidado (la morrena) y rocas grandes en formaciones erráticas. Aunque este es el tipo de evidencia que llevó al nacimiento de la teoría sobre las edades de hielo, lo cierto es que es bastante complicada.

Por ejemplo, los diferentes períodos de glaciación tienen efectos muy diferentes en una región, lo que tiene a distorsionar y eliminar evidencias geológicas con el paso del tiempo. Además, la evidencia geológica es muy difícil de datar con exactitud, por lo que provoca problemas a la hora de conseguir una medición certera que nos permita determinar la duración de los períodos glaciares e interglaciares.

La evidencia química, por su parte, se compone principalmente de variaciones en los ratios de isótopos en los fósiles descubiertos en muestras de sedimentos y rocas. En los períodos glaciares más recientes, se utilizan los núcleos de hielo para construir un registro global de la temperatura, principalmente gracias a la presencia de isótopos más pesados (que llevan a temperaturas de evaporación más altas). Además, a menudo contienen burbujas de aire, que se utilizan para examinar la composición de la atmósfera en aquella época.

Las limitaciones de estas evidencias proceden de diferentes factores. Los ratios de isótopos pueden provocar confusión a la hora de determinar la fecha con exactitud, pero en el caso de las glaciaciones y los períodos integlaciares más recientes (es decir, durante los últimos millones de años), se utilizan las muestras de hielo y sedimentos del océano, que son las evidencias en las que más confianza se tiene.

Las evidencias paleontológicas consisten de cambios en la distribución geográfica de los fósiles. Básicamente, los organismos que abundan en condiciones más calurosas se extinguen durante los periodos glaciares (o se ven muy restringidos a las latitudes más bajas), mientras que los organismos mejor adaptados al frío abundan en esas mismas latitudes. Por tanto, la reducción de fósiles en latitudes más altas es un indicativo de la existencia de amplias capas de hielo.

Sin embargo, esta evidencia también puede ser difícil de interpretar porque requiere que los fósiles estén relacionados con el período geológico que se esté estudiando. También requiere que los sedimentos a lo largo de latitudes y períodos de tiempo muy amplios muestren una correlación inconfundible (debido a los cambios en la corteza terrestre con el paso del tiempo). Además, hay muchos organismos antiguos que han mostrado la capacidad de sobrevivir a los cambios en las condiciones climáticas durante millones de años.

¿Cuál es la causa de las glaciaciones?

Las placas tectónicas de la Tierra. Crédito: msnucleus.org

Las placas tectónicas de la Tierra.
Crédito: msnucleus.org

Por todo esto, los científicos combinan diferentes líneas de evidencias cuando es posible. El consenso científico es que hay diferentes factores que contribuyen a la llegada de las edades de hielo. Entre ellos se incluyen cambios en la órbita de la Tierra alrededor del Sol, el movimiento de las placas tectónicas, variaciones en la emisión solar, cambios en la composición atmosférica, actividad volcánica, e incluso el impacto de grandes meteoritos. Muchos de ellos están interrelacionados, y el papel exacto que desempeña cada uno es motivo de debate.

Comencemos por la órbita de la Tierra. En esencia, el recorrido de nuestro planeta alrededor del Sol está sujeto a variaciones cíclicas a lo largo del tiempo, un fenómeno conocido como ciclo de Milankovic. Se caracteriza por cambios en la distancia del Sol, la precesión del eje de nuestro planeta y el cambio en la inclinación del eje. Todo ello tiene como resultado la redistribución de la luz del Sol recibida en la superficie.

La evidencia más clara para la influencia de estos ciclos de Milankovic se corresponde bastante bien con el período más reciente (y más estudiado) de la historia de la Tierra (es decir, los últimos 400.000 años). Durante este período, la llegada de períodos glaciares e interglaciares es tan cercano a los cambios en los períodos del ciclo de Milankovic que está comúnmente aceptado como la explicación de la última edad de hielo.

Las placas tectónicas también son otro factor. El registro geológico muestra una correlación aparente entre la llegada de las glaciaciones y la posición de los continentes del planeta. Durante estos períodos, se encontraban en lugares en los que interrumpían o bloqueaban el flujo de agua cálida a los polos, permitiendo la formación de capas de hielo. Esto, a su vez, aumentaba el albedo de la Tierra, reduciendo la cantidad de energía solar absorbida por la atmósfera y la corteza. Esto provocaba un bucle de alimentación positivo, en el que el avance de las capas de hielo aumentaba el albedo todavía más y permitía aun más enfriamiento y glaciación. Este fenómeno se prolongaba hasta la llegada del efecto invernadero, que ponía fin al período de glaciación.

Basándonos en las edades de hielo pasadas, se han identificado tres configuraciones que nos podrían llevar a una glaciación: un continente en uno de los polos de la Tierra (como la Antártida en la actualidad); un mar polar rodeado de tierra (como es el caso del Océano Ártico en la actualidad); y un supercontinente que cubra la mayor parte del ecuador (como sucedió hace unos 1.100 millones de años, con el caso de Rodinia, durante el período criogénico).

Además, algunos científicos creen que la cordillera del Himalaya (que se formó hace unos 70 millones de años) ha jugado un papel fundamental en la última edad de hielo. Al aumentar la cantidad total de lluvia de la Tiera, también ha aumentado el ritmo al que se eliminaba el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera (por lo tanto, reduciendo el efecto invernadero). Su existencia también se corresponde con la reducción de la temperatura del planeta durante los últimos 40 millones de años.

Por último, tenemos la composición atmosférica. Hay evidencias de que los niveles de gases de efecto invernadero disminuyen con el avance de las capas de hielo y aumentan con su retirada. De acuerdo a la teoría de la Tierra bola de nieve (en la que se plantea que el hielo cubrió completamente, o casi por completo, el planeta al menos una vez en su pasado), la edad de hielo del proterozoico tardío terminó por un aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera, que se atribuyó a las erupciones volcánicas.

Sin embargo, algunos sugieren que el aumento de los niveles de dióxido de carbono pueden servir como mecanismo de alimentación, en lugar de como causa. Por ejemplo, en 2009, un equipo internacional de científicos produjo un estudio, titulado “el Último Máximo Glacial” (The Last Glacial Maximum, en inglés), en el que se indicaba que un aumento en la irradiación solar (es decir, la energía absorbida del Sol) proporcionó el cambio inicial, mientras los gases de efecto invernadero fueron los responsables de la magnitud de ese cambio.

Las grandes edades de hielo

Hielo flotante en el glaciar Kangerdlugssuaq, en Groenlandia.  Crédito: NASA/Michael Studinger.

Hielo flotante en el glaciar Kangerdlugssuaq, en Groenlandia.
Crédito: NASA/Michael Studinger.

Los científicos han determinado que, al menos, ha habido cinco grandes glaciaciones en la historia de nuestro planeta. En ellas se incluyen la Glaciación Huroniana, la Glaciación Criogénica, la Glaciación Andina-Sahariana, la Glaciación Karoo y la Glaciación Cuaternaria. La Glaciación Huroniana data de inicios del eón Proterozoico, hace aproximadamente de 2.400 a 2.100 millones de años, basándonos en las evidencias geológicas observadas en el norte y noreste del lago Hurón (uno de los cinco Grandes Lagos, y correlacionado con depósitos hallados en Michigan y Australia Occidental).

La Glaciación Criogénica tuvo lugar, aproximadamente, hace entre 850 y 630 millones de años y puede haber sido la más severa de la historia de la Tierra. Se cree que durante este período las capas de hielo alcanzaron el ecuador, llevando a ese escenario de Tierra bola de nieve. También se cree que finalizó debido a un súbito aumento de la actividad volcánica, que provocó un efecto invernadero, aunque es algo motivo de debate.

La Glaciación Andina-Sahariana sucedió durante el final del período Ordovícico y el silúrico (aproximadamente hace entre 460 y 420 millones de años). Como el nombre sugiere, la evidencia en este caso está basada en muestras geológicas recogidas en la cordillera de Tassilli n’Ajjer en el oeste del Sáhara, y correlacionado con evidencias obtenidas en la cordillera andina en Sudamérica (así como en la Península Arábiga y en la cuenca del sur del Amazonas).

La Glaciación Karoo está atribuida a la evolución de las plantas terrestres durante el inicio del período devónico (hace entre 360 y 260 millones de años) que provocó un aumento a largo plazo de los niveles de oxígeno globales y una reducción del nivel de CO2, provocando un enfriamiento global. Recibe su nombre de los depósitos de sedimentos descubiertos en la región Karro, en Sudáfrica, con evidencia correlacionada hallada en Argentina.

La glaciación actual, conocida como la Glaciación Plioceno-Cuaternaria, comenzó hace unos 2,58 millones de años, durante la última etapa del Plioceno, cuando comenzó la expansión de las capas de hielo en el hemisferio norte. Desde entonces, el mundo ha experimentado diversos períodos de glaciación e interglaciación, en los que las capas de hielo han avanzado y retrocedido en escalas de tiempo de 40.000 a 100.000 años.

En la actualidad, la Tierra está en un período interglaciar, y la última glaciación terminó hace unos 10.000 años. Lo que queda de las capas de hielo continentales que una vez recorrieron el globo está restringido a Groenlandia y la Antártida, así como pequeños glaciares.

El Cambio Climático Antropogénico

Morrenas laterales, en forma de herradura, en los márgenes de la Capa de Hielo Penny, en la Isla de Baffin, en Nunavut, Canadá. Crédito: NASA/Michael Studinger

Morrenas laterales, en forma de herradura, en los márgenes de la Capa de Hielo Penny, en la Isla de Baffin, en Nunavut, Canadá.
Crédito: NASA/Michael Studinger

Todavía no entendemos completamente el papel desempeñado por los todos los mecanismos a los que se les atribuye la llegada de edades de hielo (cambios orbitales, cambios solares, actividad geológica y volcánica). Sin embargo, dado el papel de las emisiones de dióxido de carbono, y de otros gases de efecto invernadero, ha habido una creciente preocupación, en las últimas décadas, sobre el efecto a largo plazo que podría tener la actividad humana en el planeta.

Por ejemplo, en al menos dos de las grandes edades de hielo, la criogénica y la Karoo, se cree que los aumentos y disminuciones de los gases de efecto invernadero tuvieron un papel fundamental. En el resto de casos, en los que se cree que los ciclos orbitales fueron la principal causa de que una edad de hielo llegase a su fin, el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero fueron responsables del bucle de alimentación negativo que llevó a un aumento todavía mayor de las temperaturas.

La incorporación de CO2 por la actividad humana también ha jugado un papel directo en los cambios climáticos a lo largo del globo. En la actualidad, el quemado de combustibles fósiles por humanos es la mayor fuente de emisión de dióxido de carbono (aproximadamente el 90%) del mundo, que es uno de los principales gases de efecto invernadero.

En 2013, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, un organismo estadounidense) anunció que los niveles de CO2 en las capas altas de la atmósfera habían alcanzado las 400 partes por millón (ppm) por primera vez desde que comenzasen las mediciones en el siglo XIX. Basándonos en el ritmo actual de crecimiento de las emisiones, la NASA calcula que los niveles de carbono podrían llegar a entre 550 y 800 ppm en este siglo venidero.

Si el primer escenario es el correcto, la NASA prevé un aumento de las temperaturas globales de 2,5º C, que sería sostenible. Sin embargo, si se produjese el segundo escenario, las temperaturas aumentarían en 4,5º C, lo que provocaría que la vida fuese insostenible en muchas partes del planeta. Por este motivo, se están buscando alternativas para su desarrollo y adopción a gran escala comercial.

Pero hay más, de acuerdo con una investigación de 2012, publicada en la revista Nature Geoscience, titulada “Determinando la duración natural de la interglaciación actual” (“Determining the natural length of the current interglacial”), se espera que las emisiones humanas retrasen la próxima edad de hielo. Utilizando los datos de la órbita de la Tierra para calcular la duración de los períodos interglaciares, el equipo de investigadores concluyó que la próxima glaciación (prevista para dentro de 1.500 años) necesitaría un nivel de CO2 atmosférico por debajo de las 240 ppm.

Aprender más sobre las grandes edades de hielo, así como las glaciaciones más cortas, que han tenido lugar en el pasado de la Tierra es un paso importante para entender cómo cambia su clima a lo largo del tiempo. Esto es especialmente importante para los científicos, que buscan determinar cuándo del cambio climático moderno es producto de la actividad humana, y cuáles son las posibles medidas para contrarrestarlo que podemos desarrollar.

Referencias: Universe Today

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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1 Response

  1. 4 enero, 2017

    Información Bitacoras.com

    Valora en Bitacoras.com: Sabemos que la Tierra pasa por diferentes ciclos de cambio climático. Debido a los cambios en la órbita de la tierra, factores geológicos y cambios en la emisión del Sol, nuestro planeta sufre, en ocasiones, una important…

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