La gran extinción del Pérmico

La gran extinción 

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        Exobiólogo aficionado 
        Cali, Agosto 30 de 2005

Hace 250 millones de años sucedió la peor catástrofe para la vida sobre la Tierra: desaparecieron el 70% de las especies terrestres y el 90% de las especies marinas. Las causas de semejante desastre aún se discuten. Veamos algunas de las hipótesis:

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Hace 250 milones de años, la mayoría de los continentes estaban fundidos en un supercontinente llamado Pangea. (Imagen cortesía: PALEOMAP Project)

Impacto meteorítico

Una de las explicaciones favoritas ha sido la de un impacto meteorítico (la colisión de un cometa o un asteroide), tal como se había planteado para el caso de los dinosaurios (Debating the Dinosaur Extinction). Hay algunas evidencias circunstanciales a favor, entre ellas el hallazgo de un gran cráter de impacto llamado Bedout, en la costa noroeste de Australia (Piecing Together a Permian Impact). Dicho cráter ha sido datado en 250.7 millones de años (+/- 4.3 millones).

Pero esta hipótesis ha sido fuertemente debatida. Investigadores de la Universidad de Viena liderados por Christian Koeberl, argumentan, a partir de análisis geoquímicos, que dicha extinción estuvo ligada a procesos meramente terrestres. Las muestras obtenidas por estos investigadores contienen el elemento iridio, muy común en asteroides y cometas, pero en cantidades muy pequeñas para ser asociadas con un gran impacto ET. Además, dicen que no se han encontrado rastros de helio-3 ni de osmio-187, dos isótopos de orígen ET asociados con este tipo de impactos (Did an Asteroid Trigger the Great Dying?).

Sin embargo, esto va en contravía del hallazgo, por parte de un grupo de científicos liderado por Luann Becker (geóloga de la Universidad de California, Santa Barbara), de pequeñas cantidades de helio-3 yargón-36 en el interior de rocas pérmicas en Japón y China. Ambos isótopos son más comunes en el espacio que en la Tierra (The Great Dying).

Aún así, esta sigue siendo evidencia circunstancial. Además, hay otras razones para descartar un impacto extraterrestre (ET) para el caso de la gran extinción pérmica. Como veremos más adelante, se ha planteado que todo el proceso debió demorar unos 80.000 años, con tres fases consecutivas que incluyen dos de extinción terrestre, intercaladas con una de extinción casi total de la vida marina. Este proceso resulta demasiado largo y complejo para ser explicado por un impacto meteorítico.

Actividad volcánica

El modelo del grupo de Koeberl, en cambio, apoya la posibilidad de una inusitada actividad volcánica en Siberia, liberando grandes cantidades de dióxido de carbono (CO₂), monóxido de carbono (CO) y metano (CH₄). El iridio también se pudo liberar por dicha actividad volcánica. Las erupciones ocurrieron en una región de más de 200.000 km², conocida como Las Trampas Siberianas, fueron posiblemente las mayores ocurridas sobre nuestro planeta, y duraron millones de años.

Se cree que hubo un breve período de enfriamiento que pudo desencandenar una glaciación debido al bloqueo de la luz solar (secundario a la liberación de grandes cantidades de ceniza volcánica), seguido por un intenso período de calentamiento global causado por la liberación de grandes cantidades de CO₂. Dicho calentamiento debió modificar las corrientes marinas que proporcionan oxígeno y nutrientes a los ecosistemas marinos, afectándolos mortalmente (Wikipedia: Permian-Triassic extinction event).

Hidratos de metano

Paul Wignall, un geólogo británico, propuso en 2002 un escenario de 80.000 años de duración y tres fases diferentes de extinción. En la primera, desencadenada por las trampas siberianas, hubo un período de enfriamiento, seguido por otro de calentamiento global. Durante 40.000 años, algunos animales terrestres murieron gradualmente, mientras que la vida en el mar debió permanecer relativamente inalterada. Luego, la elevación de la temperatura hizo que los depósitos sólidos de hidratos de metano presentes en el fondo del mar, comenzaron a liberar CH₄. Hay experimentos que sugieren que basta una elevación de 5 grados centígrados para producir este efecto. El metano (gas natural), es un potente gas invernadero: por si sólo es capaz de elevar la temperatura en 5^o C. Esto, sumado a los 5^o C anteriores, eleva el total a 10^o C, un cambio de temperatura capaz de explicar la extinción masiva en los océanos. Finalmente, hubo una tercera fase de extinción terrestre. Al final, el 70% de las especies terrestres y el 90% de las especies marinas fueron borradas de la faz de la Tierra (The Day The Earth Nearly Died).

Sulfuro de hidrógeno (Ácido sulfhídrico)

En 2003, Lee R. Kump, un geocientífico de la Universidad de Pennsylvania, propuso como responsable de la gran extinción al sulfuro de hidrógeno (H₂S), el gas responsable del mal olor de nuestros gases intestinales (flatulencia). El H₂S también se encuentra presente en el repollo en descomposición, y los seres humanos somos capaces de olfatearlo hasta en concentraciones de 3 partes por billón. Este parece ser un mecanismo evolutivo que nos protege de un gas notoriamente mortal para cualquier ser vivo que requiera del oxígeno (aerobio): bastan 34 partes por millón para borrarnos del mapa. Nuestra atmósfera, rica en oxígeno, nos protege de cualquier elevación hasta niveles tóxicos de tan maloliente gas. Pero hace 250 millones de años, los niveles atmosféricos de O₂ debieron caer hasta el punto de permitir una elevación del sulfuro de hidrógeno, producido por ciertas bacterias que reducen el ión sulfato (SO₄^2-) a H₂S, hasta niveles mortales para la mayoría de los seres vivos de la época (Hydrogen Sulfide, Not Carbon Dioxide, May Have Caused Largest Mass Extinction).

Reducción del oxígeno atmosférico

Peter D. Ward, un reconocido paleontólogo y profesor de Ciencias Geológicas en la Universidad de Washington en Seattle, ha planteado que, adicionalmente a la actividad volcánica, debió haber una gran reducción en el oxígeno atmosférico debido a que descendió el nivel de los mares, dejando expuesta una gran cantidad de sedimentos orgánicos marinos que rápidamente se oxidaron, es decir, que reaccionaron químicamente con el oxígeno, eliminándolo parcialmente de la atmósfera. A comienzos del período Pérmico, el nivel de oxígeno atmosférico era de un 30%, mucho más alto que el actual de 21%. Luego, durante la gran extinción, cayó hasta un 16%, equivalente a la cantidad de oxígeno disponible en un lugar elevado como Bogotá (Huey RB, Ward PD: Hypoxia, Global Warming, and Terrestrial Late Permian Extinctions Science 308:398 2005).

Adicionalmente, los niveles de CO₂ se elevaron, produciendo un calentamiento global. Al aumentar las temperaturas, también se debió incrementar el metabolismo de los animales terrestres, lo que a su vez aumentó la demanda de oxígeno, justo en el momento en que se volvió terriblemente escaso. El efecto combinado de ambos factores desencadenó la extinción y retardó considerablemente la recuperación de la flora y la fauna. En este proceso también debieron contribuir los gases de orígen volcánico, especialmente el metano (Entrevista con Peter Ward: The Greatest Catastrophe on Earth).

Esta imagen muestra las temperaturas promedio anuales, en grados Celsius, al momento de la gran extinción Pérmica. Imágen cortesía: Jeff Kiehl, NCAR

Ward y su grupo de investigadores descartan un posible impacto como causa primaria de la extinción. La evidencia es consistente con una extinción masiva resultante de cambios catastróficos en los ecosistemas durante un largo período de tiempo, no cambios súbitos asociados con un impacto (Warming, not impact, may have been cause of mass extinctions).

Dióxido de carbono

Esta semana se publicó la última hipótesis, culpando al dióxido de carbono (Climate Model Links Higher Temperatures to Prehistoric Extinction). Científicos del Centro Nacional de Investigación Atmosférica de los EE. UU. (NCAR, por sus iniciales en inglés) liderados por Jeffrey Kiehl, han desarrollado una simulación por computador del clima de la época. Ellos calculan que las temperaturas eran entre 10 y 30 grados centígrados más altas que las actuales debido a la liberación masiva de dióxido de carbono y dióxido de azufre (SO₂) por una extensa actividad volcánica, durante un período de más de 700.000 años. Los altos niveles deCO₂, un gas invernadero (capaz de elevar la temperatura por retención de calor), hicieron que se calentara, no sólamente la superficie terrestre, sino también el mar, hasta 4.000 metros de profundidad, alterando los patrones de las corrientes marinas en las cuales el agua fría de la superficie desciende llevando oxígeno y nutrientes a las profundidades. La conclusión del estudio es que los altos niveles de CO₂ imposibilitaron la vida, tanto marina como terrestre.

El día después

Retrato familiar El lystrosaurus, un pequeño herbívoro con forma de cerdo, podría ser nuestro antepasado más remoto.

Entre los sobrevivientes se encontraba un pequeño animal, similar a un cerdo, llamado lystrosaurus, capaz de vivir a grandes alturas, gracias a sus pulmones especializados. Esta adaptación le permitió soportar los bajos niveles de O₂. Y si esto no les parece muy relevante, déjenme decirles entonces que, es gracias a este animalito que todos nosotros estamos aquí, pues probablemente es el ancestro de todos los mamíferos existentes actualmente sobre la Tierra. Luego vendrían los dinosaurios, y durante cerca de 150 millones de años dominarían nuestro planeta, relegando a nuestros antepasados mamíferos a una miserable vida nocturna, pasando el día escondidos en cuevas para escapar de los omnipresentes dinodepredadores. Pero todo eso cambiaría gracias a una nueva catástrofe, posiblemente un impacto meteorítico (algo que también se discute según vimos al comienzo) que borró a los tiranos del mapa y nos permitió dominar la Tierra. Para terminar, sólo queda una pregunta:
¿podrá el calentamiento global (producido por nosotros mismos) alterar de nuevo los depósitos de hidratos de metano submarinos hasta el punto de desencadenar una nueva extinción global capaz de borrarnos del mapa?

luisarcelio@yahoo.com