Una breu història del clima

Introducció

Avui es parla molt de canvi climàtic i de les seves conseqüències desastroses pel planeta (pel planeta o per nosaltres?). Però, el clima ha estat sempre igual al d’avui? Tant important és aquest canvi climàtic que ens anuncien i que ja comencem a veure?

Una breu història del clima del planeta ens permetrà de veure les coses més en perspectiva.


Història

El nostre planeta té una història de 4,56 mil milions d’anys. Durant aquesta llarga història hi ha hagut diferents cicles, que no han començat pas tots al principi d’aquesta història, i que no han funcionat sempre com funcionen avui. Per comprendre com ha evolucionat el planeta Terra, és important estudiar aquests grans cicles amb la perspectiva del temps geològic. Veurem que aquesta història evidència l’intervenció important de la Vida en aquests cicles.

Com que la roca més vella coneguda ha estat datada en 4,016 milers de milions d’anys, la història geològica de la Terra comença ara fa 4,016 milers de milions d’anys. Abans, i durant uns 150 milions d’anys, els asteroides, les pols còsmiques, els meteorits i els planetoides han anat xocant i aglomerant-se per formar la Terra primitiva.

A aquesta època, la temperatura devia ser molt elevada, a causa dels xocs de col•lisió i de la degradació radioactiva de diversos minerals (urani, tori, potassi) del material original, lo que donà com resultat un oceà de magma.

La diferenciació per densitat d’aquest material en fusió ha fet que:

 el més dens (ferro, níquel) s’hagi enfonsat cap al centre de la terra per formar el nucli, d’un diàmetre d’uns 5000 quilòmetres.
 que el material una mica menys dens hagi format una espessa capa al voltant del nucli, el mantell, d’una espessor d’uns 2800 quilòmetres.
 i que el material menys dens de tots hagi format una fina pel•lícula externa, la crosta, que té una espessor que varia entre 70 i 150 quilòmetres.

D’aquesta manera s’ha arribat a una terra formada per capes.

A través dels volcans, molt nombrosos llavors, la espessa capa intermèdia antre el nucli i la crosta s’ha anat desgasant, i s’ha produït una atmosfera on hi predominaven el nitrogen (N), el diòxid de carboni (CO2) i el vapor d’aigua (H2O), amb diòxid de sofre (SO2) i potser àcid clorhídric (ClH), amoníac (NH3) i metà (CH4). Aquesta atmosfera era més densa que la d‘avui. El planeta Terra era llavors netament hostil a la vida.

Aquesta Terra primitiva s’ha anat refredant progressivament. Quan la temperatura de l’atmosfera va arribar a menys de 100ºC l’aigua va començar a condensar-se i a caure a terra en forma de pluja. Ela gasos atmosfèrica es van dissoldre en aquestes gotes d’aigua per formar pluges d’àcids carbònic, nítric, sulfúric i clorhídric: les pluges eren àcides, i varen alterar químicament la crosta. La composició de l’atmosfera va començar a canviar .

Fa uns 4000 milions d’anys la lluminositat del sol era el 75 % de avui dia. Si la composició de l’atmosfera hagués estat llavors la mateixa que la d’avui, la Terra haguera estat una bola de glaç. No era així ja que l’atmosfera estava constituïda per CO2 i per vapor d’aigua, amb una mica de metà. La concentració de CO2 era cent vagades superior a la d’avui, de manera que l’efecte hivernacle compensava la manca de lluminositat del sol. La temperatura era d’uns 60ºC. L’atmosfera no tenia oxigen.

Poc a poc, la concentració de CO2 ha anat disminuint: el CO2 atmosfèric es va anant precipitant per formar roques calcàries. Si no hagués estat així, la temperatura de Terra hagués augmentat fins a arribar a més de 250ªC. Si tot el CO2 hagués precipitat, la Terra s’hauria refredat per formar una bola de glaç. Finalment, es va establir un equilibri entre la precipitació de CO2 i un retorn a l’atmosfera d’una part d’aquest CO2 (a través dels volcans). Aquest procés va durar gairebé 1000 milions d’anys.

No sabem pas ben bé quan va aparèixer la vita a la Terra: unes roques de Grenlàndia que tenen 3760 milions d’anys d’antiguitat contenen bactèries fòssils. La vida té doncs almenys aquesta antiguitat. Aquestes primeres bactèries oxidaven el sofre de les roques per produir sulfats, que es varen dissoldre en l’aigua.

La producció d’oxigen va començar amb l’aparició de les primeres bactèries capaces de fer la fotosíntesi. Els primer fòssils que es coneixen d’aquest tipus de bactèria tenen una antiguitat de 3500 milions d’anys. A partir d’aquest moment es va començar a formar la capa d’ozó que protegeix la Terra dels raigs ultraviolats.

Fa uns 2500 milions d’anys, la producció d’oxigen era encara petita, i la composició de l’atmosfera no havia canviat massa. A partir d’aquest moment, les colònies de bactèries capaces de fer la fotosíntesi (bactèries dites estromatòlits) va conèixer una formidable expansió, i l’extracció de CO2 de l’atmosfera per construir immensos dipòsits de carbonat càlcic es va accelerar. Al mateix temps, l’activitat dels volcans es va calmar, i la introducció de CO2 a l’atmosfera va disminuir. La quantitat de gas d’efecte hivernacle va disminuir molt, i la Terra va entrar en un període extremadament fred. L’atmosfera es va anar enriquint en oxigen.

Durant el període comprès entre -2200 i -1600 milions d’anys la quantitat d’oxigen va anar augmentant, in una part en va dissoldre en l’aigua. Fins llavors, l’aigua tenia dissolt molt de ferro. Al anar-se oxidant l’aigua, el ferro dissolt es va anar oxidant i va deixar de ser soluble i es va precipitar en forma d’òxid de ferro. Així es varen formar la major part dels jaciments de ferro que avui explotem. Aquesta formació de ferro insoluble va consumir molt d’oxigen, i va retardar l’oxigenació de l’atmosfera.

En realitat, des del moment de l’acceleració de l’extracció de CO2 de l’atmosfera hi ha hagut un cicle de períodes freds i de períodes calents a la Terra. Aquests períodes freds han estat:

 Fa uns 2300 milions d’anys aproximadament.
 Entre -900 i -640 milions d’anys.
 Entre -360 i -240 milions d’anys.
 Des de fa uns 2 milions d’anys.

Ens trobem avui, doncs, en un període molt fred del planeta Terra.

El segon període fred va durar més de 350 milions d’anys. En aquest període es varen produir quatre glaciacions importants, de les quals la més important va ser entre -610 i -580 milions d’anys, on la Terra era una veritable bola de glaç.

Fa uns 1400 milions d’anys varen aparèixer les bactèries que toleraven la presència d’oxigen i eren capaces de fer la fotosíntesi. Aquestes bactèries varen accelerar la producció d’oxigen. Fa uns 550 milions d’anys que l’atmosfera té un contingut en oxigen similar al d’avui (un 21 %)

D’altra banda, fa uns 600 milions d’anys que la Terra estava formada par un megacontinent únic, que es va començar a fragmentar. Al fragmentar-se, l’activitat volcànica va augmentar, i la introducció de CO2 a l’atmosfera va augmentar també. L’efecte hivernacle va recomençar i la Terra es va escalfar, acabant-se el període fred.

Durant el període calent que va anar de -640 a -360 milions d’anys, la concentració de CO2 a l’atmosfera era de 15 a 20 vegades la d’avui dia, i la temperatura mitjana oscil•lava entre els 20 i els 22ºC.

L’aparició de plantes vasculars amb arrels va augmentar significativament la captació del CO2 atmosfèric. La descomposició de les plantes mortes que avui coneixem no es va fer llavors perquè els organismes capaços de fer aquesta feina que hagués tornat una bona part del CO2 a l’atmosfera (bactèries especialitzades en la descomposició de la lignina, bolets) encara no existien. Tota aquesta massa de plantes mortes no descomposta va ser l’origen la major part dels jaciments de carbó que explotem actualment. La concentració de CO2 va disminuir notablement, i es va situar al nivell d’avui dia. La temperatura mitjana va baixar per situar-se entre 10 i 12ºC. La lluminositat del sol era del 85 % de la d’avui dia. Un altre període extremadament fred va començar.

Fa uns 240 milions d’anys l’activitat volcànica ve augmentar al fragmentar-se un nou megacontinent que s’havia format entretant (el famós Pangea), i els organismes capaços de descompondre les plantes mortes ja havien aparegut: el contingut de CO2 de l’atmosfera va augmentar sensiblement, per situar-se a 5 vegades el que tenim actualment. La temperatura mitjana de la Terra va augmentar fins a ser entre 15 i 20ºC. El període fred es va acabar.

Des de fa uns 80 milions d’anys el contingut de CO2 de l’atmosfera a anat baixant contínuament, ja que l’activitat volcànica de la terra ha anat disminuint. Fa uns 30 milions d’anys, aquesta concentració ha disminuït molt més de pressa, degut al xoc entre la India i Asia, que ha format la cadena de l’Himalaia. Aquesta cadena muntanyosa ha augmentat les pluges al Tibet i ha facilitat la precipitació del CO2 atmosfèric per formar roques calcàries. El contingut de CO2 a l’atmosfera era el doble de la d’avui, i les temperatures mitjanes de 15 a 17ºC, anunciant el començament d’un nou període fred.

Finalment, les glaciacions que la Terra ha sofert des de fa uns 2 milions d’anys han fet baixar el nivell de les aigües de 125 metres, i han fet que el nivell de CO2 tornés a baixar per situar-se el nivell actual, ja que ha estat precipitat en els sediments marins posats al descobert per aquesta baixada de las aigües. Si no hagués estat perquè entretant la lluminositat del sol ha augmentat, la temperatura mitjana hauria estat com la de fa 300 milions d’anys (entre 10 i 12ºC). En realitat, és d’uns 15ºC.


Conclusions

Hi ha una correlació clara entre el contingut de CO2 de l’atmosfera i la temperatura mitjana del planeta Terra.

Fa uns 60 milions d’anys es varen començar a donar les condicions per el començament del quart període fred de la història del planeta Terra. De fet, les primeres glaciacions d’aquest període varen començar fa 2 milions d’anys. Es molt probable que ara estem en un període interglacial tot esperant una nova glaciació,... a menys que amb les nostres emissions accelerades de CO2 no arribem a un escalfament que acabi amb aquest quart període fred i comencem un altre període on el planeta s’escalfi de manera molt important.

Un altre dia veurem amb una mica més de detall el que ha passat durant aquests darrers 2 milions d’anys.