Premio a los investigadores que estudian el calentamiento global con el clima de hace 56 millones de años

En los años 90 del siglo pasado, Zachos y Thomas descubrieron un episodio anómalo en la historia del planeta en el que se produjeron emisiones masivas de CO2 y metano a la atmósfera y la temperatura global ascendió entre 5 y 6 ºC. El episodio, posiblemente provocado por actividad volcánica, volvió más ácidos los océanos y desencadenó una de las mayores extinciones conocidas de organismos de aguas profundas en la historia del planeta.

El efecto invernadero generado por el llamado Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM, por sus siglas en inglés), que ocurrió hace 56 millones de años, es comparable al actual cambio climático provocado por la quema de combustibles fósiles. Por ello, este episodio ha sido un referente clave para dar solidez a los modelos numéricos que se utilizan hoy en día para predecir la evolución futura del clima.

«La investigación de Zachos y Thomas ha sentado las bases para los modelos de predicción del cambio climático que se están utilizando en la actualidad», explica Laia Alegret, catedrática de Paleontología en la Universidad de Zaragoza y académica de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, quien nominó a los investigadores al Premio Fronteras del Conocimiento.

El PETM se considera la mejor analogía geológica del cambio climático actual. Las similitudes en cuanto a emisiones de carbono, subida de las temperaturas y acidificación de los océanos, unidas al nivel de detalle con el que se conoce aquel episodio, permiten poner a prueba las predicciones que se deducen de los modelos numéricos para comprobar si funcionan.

Por ello, constituye un «experimento natural» que ha sido clave para validar y acotar los modelos que se utilizan hoy en día para predecir la evolución futura del clima, según ha declarado el profesor Zachos en una entrevista concedida nada más conocer el fallo.

El descubrimiento del PETM comenzó en 1987 con una expedición de perforación oceánica en la Antártida en la que participaba Thomas y, según destaca la premiada, sucedió por «serendipia». Su misión a bordo, como experta en micropaleontología, era analizar las muestras de sedimento así obtenidas en busca de foraminíferos bentónicos, unos organismos microscópicos que habitan en el fondo del mar.

Por la manera en la que se depositan, los sedimentos constituyen una suerte de libro de la historia del planeta, en el que las páginas o capas más profundas corresponden a las épocas más antiguas. Al dar con la capa que correspondía al límite entre el Paleoceno y el Eoceno, Thomas encontró cambios considerables en los organismos que vivían en el fondo del mar: «No era en absoluto lo que yo esperaba», recuerda. «Yo esperaba cambios menores, porque el océano profundo es el mayor hábitat del planeta y es muy difícil que cambie en escalas de tiempo cortas».

Pero en las muestras de dicha capa observó una extinción masiva realmente sorprendente en un medio tan estable, por lo que sólo podía deberse a un cambio dramático a escala global. Acto seguido, todo el personal de la expedición comenzó a analizar la composición química de las conchas de los foraminíferos para averiguar en qué condiciones ambientales se habrían formado, incluyendo la temperatura y la acidez de las aguas.

Thomas observó que, en paralelo a la extinción masiva, se había producido un calentamiento global pronunciado. «Era la mayor extinción de este grupo de organismos en los últimos 90 millones de años», señala Alegret.

Aunque esta extinción estaba ya documentada en algunos artículos científicos, Thomas fue la primera persona en analizarla en detalle y, sobre todo, en atribuir su origen en un cambio a escala global en la frontera entre el Paleoceno y el Eoceno.

Poco más tarde, la confirmación definitiva de este fenómeno llegó gracias a las investigaciones de James Zachos. El científico analizó sedimentos terrestres obtenidos en Wyoming (EEUU), y observó ciertos cambios en la naturaleza del carbono presente en los sedimentos precisamente en el límite Paleoceno-Eoceno. Existía una perturbación notable en el isótopo del carbono-13 que parecía indicar que se habían liberado grandes cantidades de este elemento a la atmósfera en períodos de tiempo muy breves a escala geológica.

«De repente, todas las piezas comenzaron a encajar como en un puzle, y además eran coherentes con la teoría del efecto invernadero», destaca el premiado. «Lo que Thomas había observado en los fondos marinos, Zachos lo estaba observando en medios terrestres a miles y miles de kilómetros de distancia. Fue la forma de verificar que se trataba de un gran evento de alcance planetario, que había afectado no solo a medios terrestres sino también a la superficie y al fondo de los océanos», añade Alegret.

Desde entonces, Zachos y Thomas colaboraron para desentrañar los vaivenes climáticos del planeta a lo largo de la historia geológica. En 2001 publicaron un artículo en la revista Science donde presentaron la curva de temperatura más completa de los últimos 65 millones de años, conocida como la «curva de Zachos». En este contexto tan amplio, el PETM destacaba como el mayor episodio de calentamiento registrado desde entonces. Además, aparecían otros eventos de calentamiento similares, pero de menor magnitud. Los investigadores acuñaron el término de «eventos hipertermales» para referirse a ellos.

El artículo de Science es, hoy en día, uno de los más citados en geociencias. La identificación de otros eventos hipertermales permitió contextualizar el experimento natural que había supuesto el PETM. Así, se identificaron calentamientos de distintas magnitudes, emisiones de gases de efecto invernadero a distintas velocidades y también las variadas consecuencias que había tenido cada uno de estos episodios. «Abrió una nueva línea de trabajo que han seguido cientos de investigadores y que ha ocupado los titulares de artículos en las mejores revistas científicas», precisa Alegret.

Todo este conocimiento histórico que han aportado Zachos y Thomas ha servido para retroalimentar los modelos con los que se predicen las consecuencias del actual cambio climático y calibrar hasta qué punto sus predicciones son acertadas. «Hemos podido comprobar que la teoría del efecto invernadero es básicamente correcta», afirma Zachos, «y nos ha dado confianza en nuestra habilidad para predecir el clima del futuro».

Las sequías y los episodios más severos de precipitaciones que se observan en el marco del cambio climático actual reflejan cambios en el ciclo hidrológico que también se han documentado durante el PETM. Además, este episodio ha confirmado que un exceso de carbono en la atmósfera tarda decenas de miles de años en eliminarse de manera natural. Para los investigadores galardonados, este dato confirma que no podemos confiar únicamente en que los bosques puedan absorber el carbono emitido por la quema de combustibles fósiles como solución al actual calentamiento global.

Zachos, de hecho, está abierto a la posibilidad de acelerar este proceso mediante tecnologías que capturen CO2 de la atmósfera y permitan enterrarlo en lugares donde no provoque efecto invernadero. Actualmente se inyecta ya CO2 en la corteza terrestre y existen propuestas para hacerlo en el océano, así como de acelerar la descomposición de las rocas o incluso de desmenuzarlas y utilizarlas como fertilizante en todo el mundo. «Todas estas acciones, de forma conjunta, facilitarían la retirada de CO2 de la atmósfera de forma relativamente rápida», valora el investigador galardonado.

James Zachos (California, EEUU, 1959) es licenciado en Geología y en Economía por la Universidad del Estado de Nueva York (1981), máster en Geología por la Universidad de Carolina del Sur (1983) y doctor en Oceanografía Geológica por la Universidad de Rhode Island (1988). En 1988 participó como geoquímico orgánico en la expedición 120 del Programa de Perforación Oceánica (ODP, por sus siglas en inglés) y se incorporó a la Universidad de Michigan, donde realizó investigación hasta 1992. Ese año se trasladó a la Universidad de California en Santa Cruz (UCSC), desde donde participó en las expediciones 198 (como sedimentólogo) y 208 (como científico jefe) del ODP. En UCSC ha sido catedrático y director del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias y hoy es Distinguished Professor y titular de la Cátedra Ida Benson Lynn de Salud Oceánica. Zachos es autor de más de 170 publicaciones que acumulan, según Google Scholar, más de 47.000 citas y un índice h de 95.

Ellen Thomas (Hengelo, Países Bajos, 1950) se licenció en Ciencias de la Tierra en la Universidad de Utrecht (Países Bajos), donde también obtuvo el máster y se doctoró en 1979. Salvo breves paréntesis en el Reino Unido, Italia y Japón, desde 1979 ha desarrollado su carrera en Estados Unidos, simultaneando durante las tres últimas décadas su trabajo en dos universidades de Connecticut: la Universidad de Yale, en New Haven, donde desde 2005 ha sido investigadora sénior en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias; y la Universidad de Wesleyan, en Middletown, donde hoy es profesora titular emérita de la Cátedra Harold T. Stearns de Ciencias Integradas. El impacto de su investigación se aprecia en 34 proyectos financiados, casi 180 artículos en revistas internacionales –con más de 28.400 citas y un índice h de 72 en Google Scholar– y en sus más de 440 contribuciones a congresos. Entre otras responsabilidades editoriales, ha sido editor-in-chief de Paleoceanography and Paleoclimatology y editora de Geology.