Grandes cantidades de hollín, lanzadas al aire por los incendios forestales globales provocados tras el ataque masivo de asteroides de hace 66 millones de años, habrían sumido la Tierra en la oscuridad durante casi dos años, según una nueva investigación. Esto habría detenido la fotosíntesis, enfriado drásticamente el planeta, y contribuido a la extinción masiva que marcó el final de la era de los dinosaurios.

Estos nuevos detalles sobre cómo el clima podría haber cambiado dramáticamente tras el impacto de un asteroide de diez kilómetros de ancho se publican este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'. El estudio, dirigido por el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR, por sus siglas en inglés) con el apoyo de la NASA y la Universidad de Colorado Boulder, utilizó un modelo de computadora de clase mundial para dibujar un rico retablo de cómo las condiciones de la Tierra podrían haber observado el final del periodo Cretácico, información que los paleobiólogos pueden utilizar para comprender mejor por qué algunas especies murieron, especialmente en los océanos, mientras que otros sobrevivieron.

Los científicos estiman que más de tres cuartas partes de todas las especies en la Tierra, incluyendo todos los dinosaurios no aviares, desaparecieron en el límite de los periodos Cretácico-Paleógeno, un evento conocido como la extinción de K-Pg. La evidencia muestra que la extinción ocurrió al mismo tiempo en que un gran asteroide golpeó la Tierra en lo que ahora es la Península del Yucatán. La colisión habría provocado terremotos, tsunamis e incluso erupciones volcánicas.

Los científicos también calculan que la fuerza del impacto habría lanzado una roca vaporizada por encima de la superficie de la Tierra, donde se habría condensado en pequeñas partículas conocidas como esférulas. A medida que las esférulas caían de nuevo sobre la Tierra, se habrían calentado por fricción a temperaturas lo suficientemente altas como para provocar incendios globales y asar la superficie de la Tierra. Una fina capa de esférulas se puede encontrar en todo el mundo en el registro geológico.

"La extinción de muchos de los grandes animales en la tierra podría haber sido causada por las consecuencias inmediatas del impacto, pero los animales que vivían en los océanos o los que podrían hundir subterráneamente o deslizarse bajo el agua podrían haber sobrevivido temporalmente", afirma el científico de NCAR Charles Bardeen, que dirigió el estudio, que recoge la historia después de los efectos iniciales --tras los terremotos, los tsunamis y el calentamiento de temperatura--. Queríamos ver las consecuencias a largo plazo de la cantidad de hollín que creemos se creó y lo que esas consecuencias podrían haber significado para los animales que quedaron", explica.

Un mundo sin fotosíntesis

Para el estudio, Bardeen y sus compañeros usaron el Modelo de Sistema Comunitario de la Tierra basado en NCAR (CESM) para simular el efecto del hollín sobre el clima global en el futuro. Así, utilizaron las estimaciones más recientes de la cantidad de hollín fino que se encuentra en la capa de roca dejada después del impacto (15.000 millones de toneladas), así como cantidades cada vez mayores para cuantificar la sensibilidad del clima a incendios más o menos extensos.

En las simulaciones, el hollín calentado por el Sol ascendió en la atmósfera, formando finalmente una barrera global que bloqueó la gran mayoría de la luz solar que alcanzó la superficie de la Tierra. "Al principio habría sido tan oscuro como una noche de luna", Owen 'Brian' Toon, otro de los investigadores que participaron en el estudio.

Mientras que los cielos se habrían iluminado gradualmente, la fotosíntesis habría sido imposible durante más de un año y medio, según las simulaciones. Debido a que muchas de las plantas en tierra ya habrían sido aniquiladas por los incendios, la oscuridad probablemente habría tenido su mayor impacto en el fitoplancton, que es la base de la cadena alimentaria oceánica. La pérdida de estos pequeños organismos habría tenido un efecto de ondulación a través del océano, eventualmente devastando muchas especies de vida marina.

El equipo de investigación también encontró que la fotosíntesis también habría sido imposible incluso a niveles mucho más bajos de hollín, como por ejemplo, 5.000 millones de toneladas, aproximadamente un tercio de la mayor estimación de las mediciones.

Igualmente, según las simulaciones realizadas, la pérdida de luz solar causó una pronunciada disminución de las temperaturas promedio en la superficie de la Tierra, con una caída de 28 grados centígrados sobre la superficie terrestre y 11 grados centígrados sobre los océanos.

Mientras que la superficie de la Tierra se enfrió, la atmósfera más arriba en la estratosfera se calentó cuando el hollín absorbió la luz del Sol. Las temperaturas más cálidas causaron la destrucción del ozono y permitieron almacenar grandes cantidades de vapor de agua en la atmósfera superior. Entonces, el vapor de agua reaccionó químicamente en la estratosfera para producir compuestos de hidrógeno que condujeron a una mayor destrucción del ozono. La pérdida de ozono resultante habría permitido que dosis dañinas de luz ultravioleta llegaran a la superficie de la Tierra después de que el hollín desapareciera.

El gran reservorio de agua en la atmósfera superior formada en las simulaciones también causó que la capa de hollín que bloqueaba la luz del Sol fuera removida abruptamente después de permanecer durante años, un hallazgo que sorprendió al equipo de investigación. Cuando el hollín empezó a salir de la estratosfera, el aire empezó a enfriarse. Este enfriamiento, a su vez, hizo que el vapor de agua se condensara en partículas de hielo, que despejó aún más el hollín de la atmósfera. Como resultado de este circuito de retroalimentación, la capa de hollín desapareció en pocos meses.

Consecuencias similares en caso de guerra nuclear

A pesar de que los científicos consideran que el nuevo estudio ofrece un cuadro completo sobre cómo las inyecciones de hollín en la atmósfera pueden afectar al clima, también advierten de que el estudio tiene limitaciones. Por ejemplo, cuestiona los límites del componente atmosférico del Modelo Climático de toda la Comunidad Atmosférica (WACCM, por sus siglas en inglés), ya que este modelo no está diseñado para perturbaciones tan grandes como una colisión de asteroides, con lo que los investigadores tuvieron que ajustarlo.

Estas mejoras al WACCM podrían ser útiles para otros tipos de estudios, incluyendo el modelado de un escenario de "invierno nuclear". Al igual que los incendios forestales globales hace millones de años, la explosión de armas nucleares también podría inyectar grandes cantidades de hollín en la atmósfera, lo que podría conducir a un enfriamiento global temporal.

"La cantidad de hollín creada por la guerra nuclear sería mucho menor de lo que vimos durante la extinción de K-Pg --asegura Bardeen--. Pero el hollín todavía alteraría el clima de manera similar, enfriando la superficie y calentando la atmósfera superior con efectos potencialmente devastadores".