Científicos de Reino Unido y Alemania han descubierto que dos intensos periodos de vulcanismo desencadenaron un periodo de enfriamiento global y de descenso de los niveles de oxígeno en los océanos, lo que provocó una de las extinciones masivas más graves de la historia de la Tierra, según publican en la revista 'Nature Geoscience'.

Los investigadores de las universidades británicas de Southampton, Leeds y Plymouth, en colaboración con colegas de la Universidad de Oldenburg, en Alemania, estudiaron los efectos de la ceniza volcánica y la lava en la química de los océanos durante un periodo de cambio ambiental extremo hace unos 450 millones de años. Sus conclusiones se publican

Este periodo provocó un intenso enfriamiento planetario, que culminó con una glaciación y la gran "Extinción Masiva del Ordovícico Tardío". Esta extinción provocó la pérdida de cerca del 85% de las especies que habitaban en los océanos, lo que reconfiguró el curso de la evolución de la vida en la Tierra.

"Se ha sugerido que el enfriamiento global fue impulsado por un aumento de la entrada de fósforo en los océanos --recuerda Jack Longman, autor principal del estudio con sede en la Universidad de Oldenburg, y anteriormente investigador postdoctoral en Southampton--. El fósforo es uno de los elementos clave de la vida, ya que determina el ritmo al que diminutos organismos acuáticos como las algas pueden utilizar la fotosíntesis para convertir el dióxido de carbono (CO2) en materia orgánica".

Estos organismos acaban depositándose en el fondo del mar y son enterrados, lo que acaba reduciendo los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, lo que provoca un enfriamiento.

"El enigma no resuelto es por qué la glaciación y la extinción se produjeron en dos fases distintas en esta época, separadas por unos 10 millones de años --afirma el doctor Tom Gernon, profesor asociado de la Universidad de Southampton y coautor del estudio--. Eso requiere algún mecanismo para pulsar el suministro de fósforo, lo cual es difícil de explicar".

El equipo identificó que dos pulsos excepcionalmente grandes de actividad volcánica en todo el mundo, que se produjeron en partes de la actual América del Norte y el sur de China, coincidieron muy de cerca con los dos picos de glaciación y extinción.

"Sin embargo, las explosiones intensas de vulcanismo están más relacionadas con la liberación masiva de CO2, que debería impulsar el calentamiento global, por lo que otro proceso debe ser responsable de los eventos de enfriamiento súbito", añade Gernon.

Esto llevó al equipo a considerar si un proceso secundario -la descomposición natural o "meteorización" del material volcánico- podría haber proporcionado el aumento de fósforo necesario para explicar las glaciaciones.

"Cuando el material volcánico se deposita en los océanos, sufre una rápida y profunda alteración química, que incluye la liberación de fósforo, fertilizando efectivamente los océanos --explica el coautor, el profesor Martin Palmer, de la Universidad de Southampton--. Por lo tanto, parece una hipótesis viable y, desde luego, digna de ser comprobada".

"Esto llevó a nuestro equipo a estudiar las capas de ceniza volcánica en sedimentos marinos mucho más jóvenes para comparar su contenido de fósforo antes y después de ser modificados por las interacciones con el agua de mar", subraya la doctora Hayley Manners, profesora de Química Orgánica de la Universidad de Plymouth. Equipados con esta información, el equipo estaba mejor situado para comprender el posible impacto geoquímico de las extensas capas volcánicas de las enormes erupciones del Ordovícico.

"Esto nos impulsó a desarrollar un modelo biogeoquímico global para comprender los efectos que tendría en el ciclo del carbono la rápida adición de una oleada de fósforo lixiviado de los depósitos volcánicos al océano", recuerda el doctor Benjamin Mills, profesor asociado de la Universidad de Leeds y coautor del estudio.

El equipo descubrió que los extensos mantos de material volcánico depositados en el fondo marino durante el periodo Ordovícico habrían liberado suficiente fósforo en el océano para impulsar una cadena de acontecimientos, entre ellos el enfriamiento climático, la glaciación, la reducción generalizada de los niveles de oxígeno del océano y la extinción masiva.

Aunque podría ser tentador pensar que sembrar los océanos con fósforo podría ayudar a resolver la actual crisis climática, los científicos advierten que esto podría tener consecuencias más perjudiciales.

"El exceso de escorrentía de nutrientes procedente de fuentes como los fertilizantes agrícolas es una de las principales causas de la eutrofización marina, en la que las algas crecen rápidamente y luego se descomponen, consumiendo oxígeno y causando un daño sustancial a los ecosistemas en la actualidad", advierte Mills.

Los científicos concluyen que, si bien las erupciones volcánicas masivas pueden calentar el clima a través de las emisiones de CO2, también pueden provocar un enfriamiento global en escalas de tiempo de varios millones de años. "Nuestro estudio puede dar lugar a la reinvestigación de otras extinciones masivas durante la historia de la Tierra", concluye Longman.