Glaciación cuaternaria
Serie de períodos glaciales e interglaciales alternados
Alcance de la glaciación máxima (en negro) en el hemisferio norte durante el Pleistoceno. La formación de capas de hielo de entre 3 y 4 km (1,9 y 2,5 mi) de espesor equivale a una caída global del nivel del mar de unos 120 m (390 ft)

La glaciación cuaternaria , también conocida como glaciación del Pleistoceno , es una serie alterna de períodos glaciares e interglaciares durante el período Cuaternario que comenzó hace 2,58 Ma (millones de años) y está en curso. [1] [2] [3] Aunque los geólogos describen todo este período hasta el presente como una " edad de hielo ", en la cultura popular este término generalmente se refiere al período glaciar más reciente , o al Pleistoceno en general. [4] Dado que la Tierra todavía tiene capas de hielo polares , los geólogos consideran que la glaciación cuaternaria está en curso, aunque actualmente en un período interglaciar.

Durante la glaciación cuaternaria aparecieron capas de hielo que se expandían durante los periodos glaciares y se contraían durante los periodos interglaciares. Desde el final de la última glaciación, solo han sobrevivido las capas de hielo de la Antártida y Groenlandia , mientras que otras capas formadas durante los periodos glaciares, como la capa de hielo Laurentide , se han derretido por completo.

Los principales efectos de la glaciación cuaternaria han sido la erosión continental de la tierra y la deposición de material; la modificación de los sistemas fluviales ; la formación de millones de lagos , incluido el desarrollo de lagos pluviales lejos de los márgenes de hielo; cambios en el nivel del mar ; el ajuste isostático de la corteza terrestre ; inundaciones; y vientos anormales. Las capas de hielo, al aumentar el albedo (la relación de la energía radiante solar reflejada desde la Tierra hacia el espacio), generaron una retroalimentación significativa para enfriar aún más el clima . Estos efectos han dado forma a los entornos terrestres y oceánicos y a las comunidades biológicas.

Mucho antes de la glaciación cuaternaria, el hielo terrestre apareció y luego desapareció durante al menos otras cuatro eras glaciales. La glaciación cuaternaria puede considerarse parte de una era glacial del Cenozoico tardío que comenzó hace 33,9 millones de años y que aún continúa.

Descubrimiento

La evidencia de la glaciación cuaternaria se entendió por primera vez en los siglos XVIII y XIX como parte de la revolución científica . Durante el último siglo, extensas observaciones de campo han proporcionado evidencia de que los glaciares continentales cubrían grandes partes de Europa , América del Norte y Siberia . Los mapas de las características glaciares fueron compilados después de muchos años de trabajo de campo por cientos de geólogos que cartografiaron la ubicación y orientación de drumlins , eskers , morrenas , estrías y canales de corrientes glaciares para revelar la extensión de las capas de hielo , la dirección de su flujo y los sistemas de canales de agua de deshielo . También permitieron a los científicos descifrar una historia de múltiples avances y retrocesos del hielo. Incluso antes de que la teoría de la glaciación mundial fuera generalmente aceptada, muchos observadores reconocieron que había ocurrido más de un solo avance y retroceso del hielo.

Descripción

Gráfico de la temperatura reconstruida (azul), el CO2 ( verde) y el polvo (rojo) del núcleo de hielo de la estación Vostok durante los últimos 420.000 años

Para los geólogos, una edad de hielo se define por la presencia de grandes cantidades de hielo terrestre. Antes de la glaciación cuaternaria, el hielo terrestre se formó durante al menos cuatro períodos geológicos anteriores: el Paleozoico tardío (360–260 Ma), el Andino-Sahariano (450–420 Ma), el Criogénico (720–635 Ma) y el Huroniano (2.400–2.100 Ma). [5] [6]

Durante la edad de hielo del Cuaternario, también hubo fluctuaciones periódicas del volumen total de hielo terrestre, el nivel del mar y las temperaturas globales. Durante los episodios más fríos (denominados períodos glaciares o glaciales), grandes capas de hielo de al menos 4 km (2,5 mi) de espesor en su máximo cubrieron partes de Europa, América del Norte y Siberia. Los intervalos cálidos más cortos entre glaciaciones, cuando los glaciares continentales retrocedieron, se denominan interglaciares . Estos se evidencian por los perfiles de suelo enterrados, los lechos de turba y los depósitos de lagos y arroyos que separan los depósitos no clasificados y no estratificados de escombros glaciares.

Inicialmente, la duración del ciclo glacial/interglacial era de unos 41.000 años, pero tras la transición del Pleistoceno medio, hace aproximadamente 1 Ma, se desaceleró a unos 100.000 años, como lo demuestran con mayor claridad los núcleos de hielo de los últimos 800.000 años y los núcleos de sedimentos marinos del período anterior. En los últimos 740.000 años ha habido ocho ciclos glaciales. [7]

Todo el período Cuaternario, que comenzó hace 2,58 Ma, se conoce como una edad de hielo porque al menos una gran capa de hielo permanente, la capa de hielo antártica , ha existido de forma continua. Existe incertidumbre sobre qué parte de Groenlandia estuvo cubierta de hielo durante cada interglaciar. Actualmente, la Tierra se encuentra en un período interglaciar, la época del Holoceno que comenzó hace entre 15.000 y 10.000 años; esto ha provocado que las capas de hielo del Último Período Glacial se derritan lentamente . Los glaciares restantes, que ahora ocupan alrededor del 10% de la superficie terrestre del mundo, cubren Groenlandia, la Antártida y algunas regiones montañosas. Durante los períodos glaciares, el sistema hidrológico actual (es decir, interglaciar) se interrumpió por completo en grandes áreas del mundo y se modificó considerablemente en otras. El volumen de hielo en la tierra resultó en un nivel del mar unos 120 metros (394 pies) más bajo que el actual.

Causas

La historia de glaciación de la Tierra es un producto de la variabilidad interna del sistema climático de la Tierra (por ejemplo, corrientes oceánicas , ciclo del carbono ), interactuando con el forzamiento externo de fenómenos fuera del sistema climático (por ejemplo, cambios en la órbita de la Tierra , vulcanismo y cambios en la producción solar ). [8]

Ciclos astronómicos

El papel de los cambios orbitales de la Tierra en el control del clima fue propuesto por primera vez por James Croll a finales del siglo XIX. [9] Más tarde, el geofísico serbio Milutin Milanković elaboró ​​​​la teoría y calculó que estas irregularidades en la órbita de la Tierra podrían causar los ciclos climáticos ahora conocidos como ciclos de Milankovitch . [10] Son el resultado del comportamiento aditivo de varios tipos de cambios cíclicos en las propiedades orbitales de la Tierra.

Relación de la órbita de la Tierra con los períodos de glaciación

En primer lugar, los cambios en la excentricidad orbital de la Tierra ocurren en un ciclo de aproximadamente 100.000 años. [11] En segundo lugar, la inclinación del eje de la Tierra varía entre 22° y 24,5° en un ciclo de 41.000 años de duración. [11] La inclinación del eje de la Tierra es responsable de las estaciones ; cuanto mayor sea la inclinación, mayor será el contraste entre las temperaturas de verano e invierno. En tercer lugar, la precesión de los equinoccios , o los tambaleos en el eje de rotación de la Tierra , tienen una periodicidad de 26.000 años. Según la teoría de Milankovitch, estos factores causan un enfriamiento periódico de la Tierra, y la parte más fría del ciclo ocurre aproximadamente cada 40.000 años. El principal efecto de los ciclos de Milankovitch es cambiar el contraste entre las estaciones, no la cantidad anual de calor solar que recibe la Tierra. El resultado es que se derrite menos hielo del que se acumula, y se forman glaciares .

Milankovitch elaboró ​​las ideas de los ciclos climáticos en los años 1920 y 1930, pero no fue hasta los años 1970 que se elaboró ​​una cronología suficientemente larga y detallada de los cambios de temperatura del Cuaternario para probar adecuadamente la teoría. [12] Los estudios de núcleos de aguas profundas y sus fósiles indican que la fluctuación del clima durante los últimos cientos de miles de años es notablemente cercana a la predicha por Milankovitch.

Composición atmosférica

Una teoría sostiene que la disminución del CO atmosférico
2, un importante gas de efecto invernadero , inició la tendencia de enfriamiento a largo plazo que finalmente llevó a la formación de capas de hielo continentales en el Ártico. [13] La evidencia geológica indica una disminución de más del 90% en el CO 2 atmosférico desde mediados de la Era Mesozoica . [14] Un análisis de las reconstrucciones de CO 2 a partir de registros de alquenonas muestra que el CO 2 en la atmósfera disminuyó antes y durante la glaciación antártica, y respalda una disminución sustancial del CO 2 como la causa principal de la glaciación antártica. [15] La disminución de los niveles de dióxido de carbono durante el Plioceno tardío puede haber contribuido sustancialmente al enfriamiento global y al inicio de la glaciación del hemisferio norte. [16] [17] Esta disminución en las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico puede haberse producido por la disminución de la ventilación de las aguas profundas en el Océano Austral. [18]

Los niveles de CO 2 también juegan un papel importante en las transiciones entre períodos interglaciares y glaciales. Los altos contenidos de CO 2 corresponden a períodos interglaciares cálidos y los bajos a períodos glaciales. Sin embargo, los estudios indican que el CO
2Puede que no sea la causa principal de las transiciones interglaciales-glaciales, sino que actúa como una retroalimentación . La explicación de este CO observado
2La variación “sigue siendo un problema de atribución difícil”. [19]

Tectónica de placas y corrientes oceánicas

Un componente importante en el desarrollo de las eras de hielo de larga duración es la posición de los continentes. [20] Estos pueden controlar la circulación de los océanos y la atmósfera, afectando la forma en que las corrientes oceánicas llevan el calor a las latitudes altas. Durante la mayor parte del tiempo geológico , el Polo Norte parece haber estado en un océano amplio y abierto que permitió que las principales corrientes oceánicas se movieran sin cesar. Las aguas ecuatoriales fluyeron hacia las regiones polares, calentándolas. Esto produjo climas suaves y uniformes que persistieron durante la mayor parte del tiempo geológico.

Pero durante la Era Cenozoica , las grandes placas continentales de América del Norte y América del Sur se desplazaron hacia el oeste desde la Placa Euroasiática . Esto se entrelazó con el desarrollo del Océano Atlántico , que corre de norte a sur, con el Polo Norte en la pequeña cuenca casi sin salida al mar del Océano Ártico . El Pasaje de Drake se abrió hace 33,9 millones de años (la transición del Eoceno al Oligoceno ), separando la Antártida de América del Sur. La Corriente Circumpolar Antártica pudo entonces fluir a través de él, aislando a la Antártida de las aguas cálidas y desencadenando la formación de sus enormes capas de hielo. El debilitamiento de la Corriente del Atlántico Norte (CNA) hace unos 3,65 a 3,5 millones de años resultó en el enfriamiento y la renovación del Océano Ártico, alimentando el desarrollo del hielo marino del Ártico y preacondicionando la formación de glaciares continentales más tarde en el Plioceno. [21] Un recambio de quiste de dinoflagelados en el Atlántico Norte oriental aproximadamente ~2,60 Ma, durante MIS 104, se ha citado como evidencia de que el NAC se desplazó significativamente hacia el sur en este momento, causando un enfriamiento abrupto del Mar del Norte y el noroeste de Europa al reducir el transporte de calor a las aguas de alta latitud del Atlántico Norte. [22] El istmo de Panamá se desarrolló en un margen de placa convergente hace unos 2,6 millones de años y separó aún más la circulación oceánica, cerrando el último estrecho , fuera de las regiones polares, que había conectado los océanos Pacífico y Atlántico. [23] Esto aumentó el transporte de sal y calor hacia los polos, fortaleciendo la circulación termohalina del Atlántico Norte , que suministró suficiente humedad a las latitudes árticas para iniciar la glaciación del norte. [24] [25] Sin embargo, las simulaciones de modelos sugieren un volumen de hielo reducido debido a una mayor ablación en el borde de la capa de hielo en condiciones más cálidas. [26]

Colapso de El Niño permanente

A principios y mediados del Plioceno existió un estado permanente de El Niño . Las temperaturas más cálidas en el Pacífico ecuatorial oriental provocaron un mayor efecto invernadero de vapor de agua y redujeron el área cubierta por nubes estratos altamente reflectantes, disminuyendo así el albedo del planeta. La propagación del efecto de El Niño a través de ondas planetarias puede haber calentado la región polar y retrasado el inicio de la glaciación en el hemisferio norte. Por lo tanto, la aparición de agua superficial fría en el Pacífico ecuatorial oriental hace unos 3 millones de años puede haber contribuido al enfriamiento global y modificado la respuesta del clima global a los ciclos de Milankovitch . [27]

Ascenso de las montañas

Se cree que la elevación de la superficie continental, a menudo como formación de montañas , contribuyó a causar la glaciación cuaternaria. El movimiento gradual de la mayor parte de las masas terrestres de la Tierra lejos de los trópicos , además del aumento de la formación de montañas en el Cenozoico tardío, significó más tierra a gran altitud y alta latitud, favoreciendo la formación de glaciares. [28] Por ejemplo, la capa de hielo de Groenlandia se formó en relación con el levantamiento de las tierras altas del oeste y el este de Groenlandia en dos fases, 10 y 5 Ma, respectivamente. Estas montañas constituyen márgenes continentales pasivos . [29] Se ha especulado que el levantamiento de las Montañas Rocosas y la costa oeste de Groenlandia enfrió el clima debido a la desviación de la corriente en chorro y el aumento de las nevadas debido a la mayor elevación de la superficie. [30] Los modelos de computadora muestran que dicho levantamiento habría permitido la glaciación a través del aumento de la precipitación orográfica y el enfriamiento de las temperaturas de la superficie . [29] En el caso de los Andes se sabe que la Cordillera Principal se elevó a alturas que permitieron el desarrollo de glaciares de valle hace aproximadamente 1 Ma. [31]

Efectos

La presencia de tanto hielo sobre los continentes tuvo un profundo efecto sobre casi todos los aspectos del sistema hidrológico de la Tierra. Los más evidentes son los espectaculares paisajes montañosos y otros paisajes continentales formados tanto por la erosión como por la deposición de los glaciares en lugar de por el agua corriente. En un período de tiempo geológico relativamente corto se formaron paisajes completamente nuevos que abarcaban millones de kilómetros cuadrados. Además, las enormes masas de hielo glaciar afectaron a la Tierra mucho más allá de los márgenes de los glaciares. Directa o indirectamente, los efectos de la glaciación se sintieron en todas las partes del mundo.

Lagos

La glaciación cuaternaria produjo más lagos que todos los demás procesos geológicos juntos. La razón es que un glaciar continental altera por completo el sistema de drenaje preglacial . La superficie sobre la que se desplazaba el glaciar fue erosionada por el hielo, dejando muchas depresiones cerradas y sin drenaje en el lecho rocoso. Estas depresiones se llenaron de agua y se convirtieron en lagos.

Diagrama de la formación de los Grandes Lagos.

A lo largo de los márgenes glaciares se formaron lagos muy grandes. El hielo tanto en América del Norte como en Europa tenía un espesor de unos 3.000 m (10.000 pies) cerca de los centros de máxima acumulación, pero se estrechaba hacia los márgenes de los glaciares. El peso del hielo provocó el hundimiento de la corteza, que fue mayor debajo de la acumulación de hielo más gruesa. A medida que el hielo se derretía, el rebote de la corteza se retrasó, produciendo una pendiente regional hacia el hielo. Esta pendiente formó cuencas que han perdurado durante miles de años. Estas cuencas se convirtieron en lagos o fueron invadidas por el océano. El mar Báltico [32] [33] y los Grandes Lagos de América del Norte [34] se formaron principalmente de esta manera. [ dudoso – discutir ]

Se cree que los numerosos lagos del Escudo Canadiense , Suecia y Finlandia se originaron al menos en parte a partir de la erosión selectiva del lecho rocoso meteorizado por los glaciares . [35] [36]

Lagos pluviales

Las condiciones climáticas que causan la glaciación tuvieron un efecto indirecto en las regiones áridas y semiáridas alejadas de las grandes capas de hielo. El aumento de las precipitaciones que alimentaron los glaciares también aumentó la escorrentía de los principales ríos y arroyos intermitentes, lo que resultó en el crecimiento y desarrollo de grandes lagos pluviales. La mayoría de los lagos pluviales se desarrollaron en regiones relativamente áridas donde normalmente no había suficiente lluvia para establecer un sistema de drenaje que condujera al mar. En cambio, la escorrentía de los arroyos fluyó hacia cuencas cerradas y formó lagos de playa . Con el aumento de las precipitaciones, los lagos de playa se agrandaron y se desbordaron. Los lagos pluviales fueron más extensos durante los períodos glaciares. Durante las etapas interglaciares, con menos lluvia, los lagos pluviales se redujeron para formar pequeñas salinas.

Ajuste isostático

Los principales ajustes isostáticos de la litosfera durante la glaciación cuaternaria fueron causados ​​por el peso del hielo, que deprimió los continentes. En Canadá , una gran zona alrededor de la bahía de Hudson se deprimió por debajo del nivel del mar (moderno), al igual que la zona en Europa alrededor del mar Báltico. La tierra se ha estado recuperando de estas depresiones desde que se derritió el hielo. Algunos de estos movimientos isostáticos provocaron grandes terremotos en Escandinavia hace unos 9.000 años. Estos terremotos son únicos porque no están asociados con la tectónica de placas.

Los estudios han demostrado que el levantamiento se ha producido en dos etapas distintas. El levantamiento inicial después de la desglaciación fue rápido (llamado "elástico"), y tuvo lugar mientras se descargaba el hielo. Después de esta fase "elástica", el levantamiento se produce por "flujo viscoso lento", por lo que la tasa de levantamiento disminuyó exponencialmente después de eso. Hoy en día, las tasas de levantamiento típicas son del orden de 1 cm por año o menos, excepto en áreas de América del Norte, especialmente Alaska, donde la tasa de levantamiento es de 2,54 cm por año (1 pulgada o más). [37] En el norte de Europa, esto se muestra claramente por los datos GPS obtenidos por la red GPS BIFROST. [38] Los estudios sugieren que el rebote continuará durante al menos otros 10.000 años. El levantamiento total desde el final de la desglaciación depende de la carga de hielo local y podría ser de varios cientos de metros cerca del centro del rebote.

Vientos

La presencia de hielo en gran parte de los continentes modificó en gran medida los patrones de circulación atmosférica. Los vientos cerca de los márgenes glaciares eran fuertes y persistentes debido a la abundancia de aire denso y frío que provenía de los campos glaciares. Estos vientos recogían y transportaban grandes cantidades de sedimentos sueltos y de grano fino arrastrados por los glaciares. Este polvo se acumulaba en forma de loess (limo arrastrado por el viento) y formaba mantos irregulares sobre gran parte del valle del río Misuri , Europa central y el norte de China.

Las dunas de arena estaban mucho más extendidas y activas en muchas áreas durante el período Cuaternario temprano. Un buen ejemplo es la región de Sand Hills en Nebraska, que cubre un área de aproximadamente 60.000 km2 ( 23.166 millas cuadradas). [39] Esta región era un campo de dunas grande y activo durante la época del Pleistoceno, pero hoy está estabilizada en gran parte por una cubierta de pasto. [40] [41]

Corrientes oceánicas

Los glaciares de gran espesor fueron lo suficientemente pesados ​​como para alcanzar el fondo marino en varias zonas importantes, lo que bloqueó el paso del agua del océano y afectó a las corrientes oceánicas. Además de estos efectos directos, también provocó efectos de retroalimentación, ya que las corrientes oceánicas contribuyen a la transferencia de calor global.

Yacimientos de oro

Las morrenas y till depositados por los glaciares cuaternarios han contribuido a la formación de valiosos depósitos de placer de oro. Este es el caso del extremo sur de Chile , donde la reutilización de morrenas cuaternarias ha concentrado el oro en alta mar. [42]

Registros de glaciaciones anteriores

500 millones de años de cambio climático .

La glaciación ha sido un evento poco frecuente en la historia de la Tierra, [43] pero hay evidencia de glaciación generalizada durante la Era Paleozoica tardía (300 a 200 Ma) y el Precámbrico tardío (es decir, la Era Neoproterozoica , 800 a 600 Ma). [44] Antes de la edad de hielo actual, que comenzó hace 2 a 3 Ma, el clima de la Tierra era típicamente templado y uniforme durante largos períodos de tiempo. Esta historia climática está implícita en los tipos de plantas y animales fósiles y en las características de los sedimentos preservados en el registro estratigráfico . [45] Sin embargo, hay depósitos glaciares generalizados, que registran varios períodos importantes de glaciación antigua en varias partes del registro geológico. Tal evidencia sugiere períodos importantes de glaciación antes de la glaciación cuaternaria actual.

Uno de los registros mejor documentados de la glaciación precuaternaria, llamada la Edad de Hielo Karoo, se encuentra en las rocas del Paleozoico tardío en Sudáfrica , India , Sudamérica, Antártida y Australia . Los afloramientos de antiguos depósitos glaciares son numerosos en estas áreas. Existen depósitos de sedimentos glaciares aún más antiguos en todos los continentes excepto Sudamérica. Estos indican que otros dos períodos de glaciación generalizada ocurrieron durante el Precámbrico tardío, produciendo la Tierra Bola de Nieve durante el período Criogénico . [46]

Próximo período glacial

Aumento del CO atmosférico
2desde la Revolución Industrial

La tendencia al calentamiento que siguió al Último Máximo Glacial , hace unos 20.000 años, ha provocado un aumento del nivel del mar de unos 121 metros (397 pies). Esta tendencia al calentamiento se calmó hace unos 6.000 años, y el nivel del mar se ha mantenido relativamente estable desde el Neolítico . El actual período interglacial (el óptimo climático del Holoceno ) ha sido estable y cálido en comparación con los anteriores, que se vieron interrumpidos por numerosos períodos de frío que duraron cientos de años. Esta estabilidad podría haber permitido la Revolución Neolítica y, por extensión, la civilización humana . [47]

Según los modelos orbitales , la tendencia al enfriamiento iniciada hace unos 6.000 años continuará durante otros 23.000 años. [48] Sin embargo, ligeros cambios en los parámetros orbitales de la Tierra pueden indicar que, incluso sin ninguna contribución humana, no habrá otro período glacial durante los próximos 50.000 años. [49] Es posible que la tendencia actual al enfriamiento pueda ser interrumpida por una fase interestacial (un período más cálido) en unos 60.000 años, y que el próximo máximo glacial se alcance solo en unos 100.000 años. [50]

Basándose en estimaciones anteriores de duraciones interglaciales de unos 10.000 años, en la década de 1970 hubo cierta preocupación por la inminencia del próximo período glacial . Sin embargo, ligeros cambios en la excentricidad de la órbita de la Tierra alrededor del Sol sugieren un largo período interglacial que durará unos 50.000 años más. [51] Otros modelos, basados ​​en variaciones periódicas de la emisión solar, dan una proyección diferente del inicio del próximo período glacial en unos 10.000 años a partir de ahora. [52] Además, ahora se considera que el impacto humano posiblemente prolongue lo que ya sería un período cálido inusualmente largo. La proyección de la cronología para el próximo máximo glacial depende crucialmente de la cantidad de CO
2en la atmósfera . Modelos que suponen un aumento de CO
2Los niveles de 750 partes por millón ( ppm ; los niveles actuales están en 417 ppm [53] ) han estimado la persistencia del período interglacial actual durante otros 50.000 años. [54] Sin embargo, estudios más recientes concluyeron que la cantidad de gases que atrapan el calor emitidos a los océanos y la atmósfera de la Tierra evitarán la próxima glaciación (edad de hielo), que de lo contrario comenzaría en alrededor de 50.000 años, y probablemente más ciclos glaciares. [55] [56]

Referencias

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La definición del diccionario de glaciación en Wikcionario

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  • Paleoclima del IPCC (pdf) Archivado el 19 de marzo de 2013 en Wayback Machine.
Causas
  • Teoría astronómica del cambio climático
  • Milutin Milankovitch y ciclos de Milankovitch
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