Evento anóxico para niños
Un evento oceánico anóxico es un período en la historia de la Tierra en el que grandes partes de los océanos se quedaron sin oxígeno. Durante algunos de estos eventos, el agua también contenía ácido sulfhídrico, un gas que puede ser tóxico. Aunque no han ocurrido eventos anóxicos globales en millones de años, los registros geológicos muestran que sucedieron varias veces en el pasado.
Estos eventos sin oxígeno coincidieron con la desaparición de muchas especies marinas y pudieron haber contribuido a ellas. Muchos geólogos creen que los eventos anóxicos oceánicos están muy relacionados con la disminución de la circulación del agua en el océano, el calentamiento del clima y el aumento de los gases de efecto invernadero. Los científicos han propuesto que la actividad volcánica, al liberar dióxido de carbono, fue un factor clave para que el agua se volviera tóxica.
Los puntos negros indican zonas oceánicas muertas de dimensión desconocida.
El tamaño y número de zonas marítimas muertas donde las aguas de las profundidades poseen tan escaso contenido de oxígeno disuelto que las criaturas marinas no pueden vivir ha crecido de manera exponencial durante el último medio siglo. – NASA Earth Observatory
Contenido
¿Qué son los Eventos Anóxicos Oceánicos?
El concepto de evento anóxico oceánico (EAO) fue propuesto por primera vez en 1976 por los geólogos Seymour Schlanger y Hugh Jenkyns. Su idea surgió de descubrimientos hechos por el Proyecto de Perforación de Aguas Profundas (DSDP).
Encontraron rocas oscuras ricas en carbono, llamadas lutitas negras, en sedimentos del período Cretácico. Estas rocas se habían acumulado en mesetas volcánicas submarinas. Lo sorprendente fue que eran de la misma edad que depósitos similares encontrados en el océano Atlántico y en Europa. Esto llevó a entender que estas capas de roca, muy extendidas, mostraban que el océano tuvo condiciones muy inusuales de falta de oxígeno en varios momentos del pasado.
Las investigaciones de estos sedimentos ricos en materia orgánica han continuado. Generalmente, muestran capas finas que no fueron alteradas por los animales del fondo marino. Esto indica que el fondo del mar no tenía oxígeno. Se cree que estas condiciones coincidían con una capa de sulfuro de hidrógeno, un gas que puede ser dañino.
Además, estudios químicos han encontrado moléculas de bacterias púrpuras del azufre y bacterias verdes del azufre. Estos organismos necesitan luz y sulfuro de hidrógeno libre. Esto sugiere que la falta de oxígeno se extendía hacia arriba, incluso a las capas del agua donde llegaba la luz del sol.
Zonas Sin Oxígeno Hoy en Día
Actualmente, existen algunos lugares en la Tierra que muestran características de eventos anóxicos, pero a una escala más pequeña. Estos incluyen zonas con muchas algas o bacterias y "zonas muertas" localizadas.
Hay zonas muertas frente a la costa este de los Estados Unidos, en la bahía de Chesapeake. También se encuentran en el estrecho escandinavo Kattegat y en el mar Negro. El Mar Negro pudo haber tenido sus niveles más profundos sin oxígeno durante miles de años. Otras zonas están en el norte del Adriático y frente a la costa de Luisiana.
La gran cantidad de medusas en el mundo a veces se considera una señal temprana de un posible evento anóxico. También han aparecido zonas marinas muertas en las costas de América del Sur, China, Japón y Nueva Zelanda. Un estudio de 2008 contó 405 zonas muertas en todo el mundo.
Solo a finales del siglo XX se empezó a entender este fenómeno. Los pocos eventos anóxicos conocidos se han relacionado con la formación de grandes reservas de petróleo en el mundo. También se cree que están vinculados a períodos de temperaturas muy altas, llamados "eventos de súper efecto invernadero".
Euxinia y Volcanes
Los eventos anóxicos oceánicos con condiciones euxínicas (es decir, con sulfuro) se han relacionado con episodios extremos de liberación de gases volcánicos. Los volcanes contribuyeron al aumento de dióxido de carbono en la atmósfera. Esto elevó las temperaturas globales y aceleró el ciclo hidrológico. El ciclo hidrológico llevó más nutrientes a los océanos, lo que estimuló el crecimiento de pequeños organismos como el plancton.
Estos procesos pudieron haber provocado la euxinia en cuencas oceánicas cerradas, donde el agua se separaba en capas. En estas condiciones sin oxígeno, el fosfato del océano no se quedaba en el sedimento. Así, podía liberarse y reciclarse, lo que ayudaba a mantener una alta productividad de organismos.
¿Por Qué Ocurren los Eventos Anóxicos Oceánicos?
Se cree que las temperaturas durante los períodos Jurásico y Cretácico eran bastante cálidas. Por eso, los niveles de oxígeno disuelto en el océano eran más bajos que hoy, lo que facilitaba la falta de oxígeno. Sin embargo, se necesitan condiciones más específicas para explicar los eventos anóxicos oceánicos de corta duración (menos de un millón de años). Hay dos ideas principales que intentan explicar cómo suceden.
Una idea sugiere que la acumulación de materia orgánica se debe a que se conservaba mejor en condiciones con poco oxígeno. Esto, a su vez, dependía de la forma particular de la cuenca oceánica. Esta idea podría explicar lo que pasó en el Atlántico temprano del Cretácico, que era estrecho. Pero no explica por qué se encontraron lutitas negras similares en mesetas del Pacífico abierto y en mares de plataforma en todo el mundo.
La segunda idea propone que los eventos anóxicos oceánicos causaron un gran cambio en la fertilidad de los océanos. Esto llevó a un aumento de plancton con paredes orgánicas (incluidas las bacterias), mientras que el plancton con conchas de calcio, como los cocolitos, disminuyó. Un flujo tan rápido de materia orgánica habría expandido las zonas con poco oxígeno. Esto, a su vez, aumentaría la cantidad de carbono orgánico que se depositaba en el fondo del mar.
Básicamente, esta idea supone un gran aumento en la disponibilidad de nutrientes disueltos, como nitrato, fosfato y quizás hierro, para el fitoplancton en las capas superiores del océano. Para que esto ocurriera, habría sido necesario un flujo acelerado de nutrientes de la tierra, junto con corrientes ascendentes fuertes. Esto requeriría un cambio climático importante a nivel mundial.
Los datos de isótopos de oxígeno en sedimentos y fósiles, y las proporciones de magnesio / calcio en los fósiles, indican que todos los eventos anóxicos oceánicos importantes estuvieron asociados con temperaturas máximas. Esto hace probable que la erosión global de las rocas y el flujo de nutrientes a los océanos aumentaran durante estos períodos. De hecho, la menor solubilidad del oxígeno liberaría fosfato, alimentando aún más el océano y manteniendo una alta productividad, lo que a su vez mantendría el evento a través de un ciclo de retroalimentación positiva.
La Influencia de los Volcanes
Otra forma de entender los eventos anóxicos oceánicos es pensar que la Tierra libera una gran cantidad de dióxido de carbono durante un período de intensa actividad volcánica. Las temperaturas globales suben debido al efecto invernadero. Aumentan las tasas de erosión global y el flujo de nutrientes de los ríos. La producción de materia orgánica en los océanos se dispara. Luego, el dióxido de carbono disminuye debido al enterramiento de materia orgánica y la erosión de las rocas de silicato. Las temperaturas globales bajan, y el sistema océano-atmósfera vuelve a su equilibrio.
De esta manera, un evento anóxico oceánico puede verse como la respuesta de la Tierra a la inyección de dióxido de carbono en exceso en la atmósfera y el agua. Una prueba de esta idea es observar la edad de las grandes provincias ígneas (GPI). Se supone que la formación de estas grandes áreas volcánicas estuvo acompañada de una rápida expulsión de gases volcánicos como el dióxido de carbono. Curiosamente, las edades de tres GPI coinciden muy bien con las de los eventos anóxicos oceánicos del Jurásico y Cretácico temprano. Esto sugiere que hay una relación de causa y efecto.
¿Cuándo Ocurrieron Estos Eventos en el Pasado?
Los eventos anóxicos oceánicos ocurrieron con mayor frecuencia durante períodos de clima muy cálido. Estos períodos se caracterizaban por altos niveles de dióxido de carbono (CO2) y temperaturas medias de la superficie, probablemente superiores a 25 °C. En comparación, los niveles actuales son de solo 13 °C.
Estos aumentos en la concentración de dióxido de carbono pudieron haber sido una respuesta a una gran liberación de gas natural (metano). Grandes cantidades de metano suelen estar atrapadas en la corteza terrestre en forma de hidrato de metano, una combinación sólida de metano y agua. Como los hidratos de metano son inestables, excepto a temperaturas frías y altas presiones, los científicos han observado liberaciones más pequeñas debido a eventos tectónicos. Los estudios sugieren que una gran liberación de gas natural podría ser un factor climático importante, ya que el metano es un gas de efecto invernadero mucho más potente que el dióxido de carbono. Sin embargo, la falta de oxígeno también fue abundante durante la era de hielo Hirnantiano (Ordovícico tardío).
Los eventos anóxicos oceánicos se han reconocido principalmente durante los períodos cálidos del Cretácico y Jurásico, donde se han documentado muchos ejemplos. Pero se ha sugerido que ocurrieron eventos antes, en el Triásico tardío, Pérmico, Devónico (evento de Kellwasser), Ordovícico y Cámbrico.
El Máximo Térmico del Paleoceno–Eoceno (PETM), que se caracterizó por un aumento global de la temperatura y la deposición de lutitas ricas en materia orgánica en algunos mares, tiene muchas similitudes con los eventos anóxicos oceánicos.
Por lo general, los eventos anóxicos oceánicos duraron menos de un millón de años antes de que el océano se recuperara por completo.
El Período Cretácico
Las condiciones con sulfuro, que existen hoy en día en muchos cuerpos de agua, desde estanques hasta mares como el Mar Negro, fueron muy comunes en el Atlántico Cretácico. También caracterizaron otras partes de los océanos del mundo. En un mar sin hielo de estos supuestos mundos de "súper invernadero", en algunas épocas los niveles del océano eran hasta 200 metros más altos que hoy. Durante este período, se cree que las placas continentales estaban muy separadas, y las montañas que conocemos hoy no existían. Los paisajes eran mucho más bajos, y los climas de "súper invernadero" eran épocas de erosión por agua muy acelerada. Esta erosión transportaba grandes cantidades de nutrientes a los océanos, alimentando una explosión de microorganismos en las capas superiores oxigenadas.
Estudios detallados de lutitas negras del Cretácico de muchas partes del mundo han indicado que dos eventos anóxicos oceánicos (EAO) fueron especialmente importantes por su impacto en la química de los océanos:
- Uno a principios del Aptiano (hace unos 120 millones de años), a veces llamado el Evento Selli.
- Otro en el límite Cenomaniano-Turoniano (hace unos 93 millones de años), a veces llamado el Evento Bonarelli.
El EAO1a duró entre 1.0 y 1.3 millones de años. La duración del EAO2 se estima en unos 820 mil años, según un estudio de alta resolución en el sur del Tíbet, China.
Los EAO del Cretácico se pueden identificar en lugares específicos:
- Se destacan los impresionantes afloramientos de lutitas negras en las arcillas y calizas cerca de la ciudad de Gubbio en los Apeninos italianos.
- La lutita negra de 1 metro de grosor en el límite Cenomaniano-Turoniano que aparece cerca de Gubbio se llama "Livello Bonarelli".
El Período Jurásico
El único evento anóxico oceánico documentado durante el Jurásico ocurrió a principios del Toarciano (hace unos 183 millones de años). Como no se han encontrado lutitas negras de esta edad en las perforaciones oceánicas, las muestras provienen principalmente de afloramientos en tierra. Estos afloramientos, junto con material de algunos pozos de petróleo, se encuentran en todos los continentes principales. Este evento parece similar a los dos ejemplos principales del Cretácico.
El Período Paleozoico
El límite entre los períodos Ordovícico y Silúrico está marcado por períodos repetitivos de falta de oxígeno, intercalados con condiciones normales con oxígeno. Además, se encuentran períodos sin oxígeno durante el Silúrico. Estos períodos anóxicos ocurrieron en un momento de bajas temperaturas globales, aunque los niveles de CO2 eran altos, en medio de una glaciación.
Un científico llamado Jeppsson (1990) propuso un mecanismo. Sugiere que la temperatura de las aguas polares determina dónde se forman las corrientes de agua que se hunden. Si las aguas cerca de los polos están por debajo de 5 °C, serán lo suficientemente densas como para hundirse. Como son frías, el oxígeno se disuelve muy bien en ellas, y el océano profundo tendrá oxígeno.
Si las aguas cerca de los polos son más cálidas que 5 °C, su densidad es demasiado baja para hundirse por debajo de las aguas profundas más frías. Por lo tanto, la circulación termohalina solo puede ser impulsada por la densidad aumentada por el contenido de sal. Esto tiende a formarse en aguas cálidas donde la evaporación es alta. Esta agua tibia puede disolver menos oxígeno y se produce en cantidades más pequeñas, lo que genera una circulación lenta con poco oxígeno en las aguas profundas. El efecto de esta agua tibia se extiende por el océano y reduce la cantidad de CO2 que los océanos pueden contener disuelto. Esto hace que los océanos liberen grandes cantidades de CO2 a la atmósfera en un tiempo geológicamente corto. Las aguas cálidas también inician la liberación de clatratos, lo que aumenta aún más la temperatura atmosférica y la falta de oxígeno en la cuenca.
Los períodos con polos fríos se llaman "episodios P". Se caracterizan por océanos profundos con vida, un ecuador húmedo y tasas de erosión más altas. Terminan con eventos de desaparición de especies. Lo contrario ocurre en los "episodios S" más cálidos con oxígeno, donde los sedimentos oceánicos profundos suelen ser lutitas negras. Un ciclo típico de episodios secundo-primo y el evento siguiente generalmente dura alrededor de 3 millones de años.
La duración de los eventos es tan larga en comparación con su inicio porque los factores de retroalimentación positiva deben ser superados. El contenido de carbono en el sistema atmósfera-océano se ve afectado por los cambios en las tasas de erosión, que a su vez están controladas en gran medida por la lluvia. Debido a que esto está inversamente relacionado con la temperatura en los tiempos del Silúrico, el carbono se retira gradualmente durante el calentamiento (CO2 elevado) en los Episodios S, mientras que lo contrario ocurre durante los Episodios P. Además de esta tendencia gradual, se superpone la señal de los ciclos de Milankovic, que finalmente activan el cambio entre los episodios P y S.
¿Qué Consecuencias Tuvieron los Eventos Anóxicos?
Los eventos anóxicos oceánicos tuvieron muchas consecuencias importantes. Se cree que fueron responsables de la desaparición de muchas especies de organismos marinos tanto en el Paleozoico como en el Mesozoico. Los primeros eventos anóxicos del Toarciano y Cenomaniano-Turoniano se relacionan con la desaparición de formas de vida principalmente marinas. Además de los posibles efectos en la atmósfera, muchos organismos marinos que vivían en las profundidades no pudieron adaptarse a un océano donde el oxígeno solo llegaba a las capas superficiales.
Una consecuencia económica importante de los eventos anóxicos oceánicos es que las condiciones en muchos océanos del Mesozoico ayudaron a producir la mayoría de las reservas mundiales de petróleo y gas natural. Durante un evento anóxico oceánico, la acumulación y conservación de materia orgánica fue mucho mayor de lo normal. Esto permitió la generación de rocas que forman petróleo en muchos lugares del mundo. Por eso, alrededor del 70 por ciento de las rocas que forman petróleo son del Mesozoico, y otro 15 por ciento son del Paleógeno cálido. Solo rara vez, en períodos más fríos, las condiciones fueron favorables para la producción de estas rocas a gran escala.
Efectos en la Atmósfera
Un modelo desarrollado por Lee Kump, Alexander Pavlov y Michael Arthur en 2005 sugiere que los eventos anóxicos oceánicos pudieron haberse caracterizado por una corriente de agua rica en sulfuro de hidrógeno altamente tóxico. Este gas luego se liberó a la atmósfera. Este fenómeno probablemente habría afectado a plantas y animales y causado la desaparición de muchas especies.
Además, se ha propuesto que el sulfuro de hidrógeno subió a la atmósfera superior y dañó la capa de ozono. La capa de ozono normalmente nos protege de la radiación ultravioleta dañina del Sol. El aumento de la radiación UV causada por este daño al ozono habría amplificado la destrucción de la vida vegetal y animal. Las esporas fósiles de las capas de roca que registran el evento de desaparición del Pérmico-Triásico muestran deformidades que coinciden con la radiación UV. Esta evidencia, combinada con biomarcadores fósiles de bacterias verdes del azufre, indica que este proceso pudo haber jugado un papel en ese evento de desaparición masiva, y posiblemente en otros. El factor que desencadenó estas desapariciones masivas parece ser un calentamiento del océano causado por un aumento de los niveles de dióxido de carbono.
Cambios en la Química del Océano
Es de esperar que los niveles bajos de oxígeno lleven a mayores concentraciones de metales sensibles a la oxidación en el agua de mar. La disolución de los óxidos de hierro-manganeso en los sedimentos del fondo marino en condiciones de bajo oxígeno liberaría esos metales y otros metales asociados. La reducción de sulfato en esos sedimentos podría liberar otros metales como el bario. Cuando las aguas profundas sin oxígeno, ricas en metales pesados, llegaban a las plataformas continentales y encontraban un aumento en los niveles de oxígeno, algunos de los metales se habrían precipitado. Esto también habría afectado a la vida local.
En un evento del Silúrico tardío, se observan aumentos en los niveles de hierro, cobre, arsénico, aluminio, plomo, bario, molibdeno y manganeso en sedimentos de aguas poco profundas. Esto se asocia con un marcado aumento en las deformidades en los quitinozoos y otros tipos de microplancton, probablemente debido a que los metales se volvieron dañinos. Se ha informado de un enriquecimiento similar de metales en sedimentos del evento Ireviken de mediados del Silúrico.
Véase también
En inglés: Anoxic event Facts for Kids
- Aguas anóxicas
- Meromíctico
