1.4.2. La glaciación global Bola de Hielo (750-600 Ma

La “Bola de Hielo”. Hay evidencias geológicas que muestran un caso de paleoclima extremo entre 717 y 636 Ma. Este período criogénico se conoce como “Tierra bola de hielo” y fue de escala global; con cobertura de hielo casi total; compuesto de varios impulsos sucesivos; y con temperaturas medias de -50 °C. No hay consenso sobre la edad, extensión, cantidad de pulsos glaciares, las causas de cómo se originó y cómo se salió. /// El estudio de los estratos de rocas de origen glaciar (diamictita) en Etiopía entregó la fecha inicial de 717 Ma. Estas rocas son una mezcla de fragmentos transportados por los glaciares y compactados en una matriz de tierra. El nivel inferior de la capa de roca es una piedra caliza proveniente de un mar somero de clima cálido. Como ambas capas se suceden sin interrupción se supone que el cambio de clima fue abrupto.

El inicio de la glaciación. Una posible causa son los cambios orbitales de la Tierra y el hecho de que el Sol era un 6 % más débil que el actual. La hipótesis clásica se refiere a la reducción del efecto invernadero producido por el polvo volcánico que aumenta la reflexión de la radiación solar al espacio. Cuando la cubierta de hielo alcanzó los 50° de latitud (la altura actual del Lago Argentino en Patagonia) el efecto del albedo del hielo agudizó el enfriamiento global. A partir de este punto, la reflexión solar enfría el planeta y el proceso de cobertura total es irreversible. Una causa única y con extensión global fue la distribución del supercontinente Rodinia en la línea ecuatorial. Esto aumentaba el albedo (reflexión de radiación) por acumulación de nieve en la zona ecuatorial generando menor nubosidad. La concentración continental implica grandes mares someros, muy reflectivos y con menor calentamiento. La ruptura paulatina de Rodinia facilitó la erosión y el consumo de CO2 por la meteorización de los silicatos. Esto quitó carbono de la atmósfera y redujo el efecto invernadero. También se postuló una causa biótica producida por el inicio de la vida multicelular animal.

La causa volcánica. Existen pruebas de que hace 717 Ma un gran evento volcánico ocurrió entre Alaska y Groenlandia. Los volcanes pueden tener efectos opuestos: los gases CO2 producen calentamiento global, pero los aerosoles de SO2 (dióxido de azufre) producen enfriamiento global. El SO2 es más efectivo para bloquear la radiación solar si pasa la tropopausa (límite entre tropósfera y estratósfera). Si pasa este umbral es menos probable que vuelva a caer. La altura del umbral depende del clima, cuanto más frío menor es la altura. Hoy es de 6 km en los polos y 18 km en el ecuador. En un planeta cálido, el efecto de enfriamiento global de los volcanes es poco importante. En condiciones más frías, el planeta se vuelve vulnerable. La ruptura de Rodinia generó nuevas cordilleras en medio del océano. La lava de erupción en aguas poco profundas produjo rocas piroclásticas vidriosas. Los cambios químicos rápidos pudieron liberar grandes cantidades de calcio, magnesio y fósforo en el océano. Hoy se los observa acumulados en la roca como carbonatos. Cuando el material volcánico se deposita en los océanos sufre una alteración química rápida y profunda que afecta a la biogeoquímica.

Los pulsos glaciares. La bola de hielo pudo tener una temperatura de -20 °C en el ecuador y cerca de -80 °C en los polos.

Pero, no se puede caer por debajo de -80ºC, porque el CO2 precipitaría como hielo seco. Esto ocurre en los polos de Marte, donde la atmósfera no tiene gases efecto invernadero y se encuentra en un estado irreversible del cual no tiene retorno. La mitad del agua de los océanos estaba acumulada como hielo, dejando a los mares dos veces más salados que hoy y cerca del punto de congelación. /// Hay pruebas de que los glaciares se derritieron y se volvieron a formar varias veces. Un proxy son los isótopos de carbono en el agua de mar (C-12 al 98,9 % y C-13 al 1,1 %). Los procesos bioquímicos tienden a incorporar el C-12. La vida fotosintética (protistas y algas) tendrá una proporción mayor de C-12 en los restos orgánicos que en el agua. Un análisis encontró 13 picos de los cuales 4 o 5 pueden ser eventos glaciales. Durante el tiempo de la glaciación global se encuentran fluctuaciones violentas lo que es consistente con un congelamiento profundo.

Un refugio para la vida. La glaciación global puso en riesgo la continuidad de la vida. /// Un estudio analizó los isótopos de carbonatos y reveló una falta casi total de actividad biológica. La vida se refugió en lugares extremos. Hoy día hay extremófilos que viven en las fumarolas de las dorsales centrooceánicas sin luz solar o en agua líquida de zonas geotérmicas (Islandia). /// Un caso de interés surge en los lagos bajo el hielo de la Antártida. El Lago Whillans se encuentra a 800 m de profundidad y las muestras obtenidas indican 3.900 formas de vida microbiana. El ambiente no tiene fotosíntesis y se basa en la oxidación de amoníaco y metano. Los sedimentos del lago tienen 120.000 años de antigüedad. /// El estudio de las plataformas de hielo en la Antártida muestra que la vida pudo subsistir en la superficie del mismo hielo. Se encontró que los seres vivos y el lodo se congelan en la base de las plataformas de hielo marino. Luego se transportan hacia arriba en el hielo y se concentran en la superficie. Esa capa de basura se llama “hielo sucio”. No está claro por qué estos estanques se mantienen líquidos, pero el flujo vertical de materiales mantiene un ecosistema vivo. Este proceso quizás pudo mantener la vida durante las glaciaciones globales. Pero otra posibilidad es la “Bola de Fango” donde una banda de aguas sin hielo en el ecuador permitió un ciclo hidrológico continuado. Es una hipótesis menos extrema, que permite la alternancia de eventos glaciales e interglaciares con oscilaciones de los márgenes de las superficies glaciales.

La salida de la Bola de Hielo. Las posibles causas que permitieron salir de la glaciación son varias. Pudieron ser emisiones de CO2 de volcanes o la acumulación de cenizas volcánicas sobre el hielo que disminuía el albedo y aumentaba el calor absorbido. También pudo aumentar la liberación de hidrato de metano en los mares poco profundos. La geología pudo aumentar la liberación de sedimentos (nutrientes) de los glaciares lo que fertilizaría el crecimiento de cianobacterias y algas. La actividad de fotosíntesis oxigenó a la atmósfera. /// Un estudio estimó que los niveles de CO2 necesarios para descongelar el planeta debía llegar al 13 %, es decir 350 veces el valor actual. Cuando se produjo un efecto invernadero irreversible, el clima basculó y la temperatura subió hasta +50 °C y una parte del mar se descongeló. El hielo derretido formaba una gruesa capa de agua dulce que flotaba sobre los océanos hipersalinos. Pudo llevar 50.000 años la mezcla de las dos capas debido a la diferencia de densidad, salinidad y temperatura.

Las pruebas. Para confirmar la hipótesis de la Bola de Hielo se requieren rocas sedimen-