las eras del hielo: una aproximación astronómica · i- introducción: glaciares y glaciaciones...
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Las eras del hielo:Las eras del hielo:una aproximaciuna aproximacióón astronn astronóómicamica
Andrea SAndrea Sááncheznchez-- Departamento de AstronomDepartamento de Astronomíía a –– FC (Uruguay)FC (Uruguay)[email protected]@fisica.edu.uy
Era geolEra geolóógicagica
‘‘EdadesEdades’’ de la Tierra asociadas a diferentes procesos de la Tierra asociadas a diferentes procesos dindináámicos y de interaccimicos y de interaccióónn que sufrique sufrióó y sufre nuestro y sufre nuestro planeta.planeta.
El estudio de los fósiles, permite obtener información acerca de las distintas eras
geológicas. Son cuatro: Arqueana, Paleozoica, Mesozoica y Cenozoica.
Era Arqueana: es la primera era geológica, abarca de la formación de la tierra, hasta hace 570 millones de años. Se divide en los periodos Arcaico, y Precambrico. Surge la vida.
Era Paleozoica: es la segunda era, se divide en seis periodos: el Cámbrico, Ordovicico, Silúrico, Devónico, Carbonífero y Pérmico. La vida evoluciona a formas muy variadas.
Era Mesozoica: es la tercera era, se divide en: Triásico, Jurásico y Cretácico. Se desarrollan los reptiles y predominan los animales gigantes.
Era Cenozoica: es la ultima era, se divide en dos periodos: el Terciario y el Cuaternario. Dominan los mamíferos.
II-- IntroducciIntroduccióón:n:Glaciares y glaciacionesGlaciares y glaciaciones
Ciencias de la Tierra, Ciencias de la Tierra, TarbuckTarbuck y y LutgensLutgens, 2003, 2003
Los glaciares son una parte del ciclo hidrolLos glaciares son una parte del ciclo hidrolóógico, cuando el agua que se gico, cuando el agua que se precipita en lugares de extrema temperatura no se puede abrir caprecipita en lugares de extrema temperatura no se puede abrir camino mino hacia el mar y queda formando parte de un glaciar.hacia el mar y queda formando parte de un glaciar.
Glaciares de valle o alpinos (confinados por zonas montaGlaciares de valle o alpinos (confinados por zonas montaññosas)osas)Glaciares de Glaciares de casquetecasquete ((GroenlandiaGroenlandia y y AntAntáártidartida –– ¡¡polospolos!)!)
FormaciFormacióón:n:A partir de la nieve, donde A partir de la nieve, donde cae mcae máás nieve en invierno que la s nieve en invierno que la que se funde en verano.que se funde en verano.Se destaca la importancia delSe destaca la importancia del contraste estacionalcontraste estacionalLa nieve se cristaliza en estructuras densasLa nieve se cristaliza en estructuras densasLa presiLa presióón aumenta en las capas mn aumenta en las capas máás profundas y a los 50 m se s profundas y a los 50 m se fusiona en cristales de hielo: fusiona en cristales de hielo: ¡¡se formse formóó un glaciar!un glaciar!
II-- IntroducciIntroduccióón:n:
Glaciaciones en el Glaciaciones en el cuaternariocuaternario
El perEl perííodo cuaternario abarca los odo cuaternario abarca los úúltimos 1,6 millones de altimos 1,6 millones de aññosos..En el SXX los geEn el SXX los geóólogos pudieron logos pudieron determinar que en regiones de determinar que en regiones de glaciaciglaciacióón no habn no habíía solamente un a solamente un avance glaciar, sino varios, y avance glaciar, sino varios, y ademademáás restos fs restos fóósiles de siles de vegetacivegetacióón que necesitan n que necesitan temperaturas ctemperaturas cáálidas.lidas.ConclusiConclusióón: sucesin: sucesióón de n de perperííodos glaciares con odos glaciares con intervalos de climas benignos.intervalos de climas benignos.
El forzamiento radiativo debido a diferentes causas (ej. ‘astronomical forcing‘) fue planteado como causa de estos eventos climáticos
(Milankovitch,1941)
FORZAMIENTO FORZAMIENTO ASTRONOMICOASTRONOMICO
En la TierraEn la Tierra
Excentricidad orbital, Período: 100.000 años
Oblicuidad: 40.000 años.
Precesión: 26.000 años.
II-- IntroducciIntroduccióón:n:Milankovitch realizó un estudio matemáticode los efectos de la órbita terrestre en el clima.Es abundante la literatura sobre el tema, por ej. Laskar (‘93, ‘04).
Cuidado: Cuidado: precesiprecesióón climn climááticatica
El sistema es disipativo:la Luna se aleja y la Tierra se enlentece
IIII-- Integraciones numIntegraciones numééricasricasLa excentricidad en el CuaternarioLa excentricidad en el Cuaternario
•Claramente no tiene un aspecto sinusoidal puro•Se combinan factores
•Se identifican distintos períodos
IntegracionesEVORB
La insolaciLa insolacióón para 35 Sn para 35 S
Software Insola
Laskar et al.A&A, 270, 2004
Aquí se tienen en cuenta los 3 parámetros astronómicos de Milankovitch
IIII-- Integraciones numIntegraciones numééricasricas
IIIIII-- Los Los proxiesproxies
El modelado de los fenEl modelado de los fenóómenos climmenos climááticos es tremendamente complejo, ticos es tremendamente complejo, debidebiééndose tener en cuenta factores tales como corrientes marinas, ndose tener en cuenta factores tales como corrientes marinas, interacciinteraccióón ocn océéanoano--atmatmóósfera, sfera, etcetc……
El anEl anáálisis de datos disponibles (registros o lisis de datos disponibles (registros o proxiesproxies) se vuelve de enorme ) se vuelve de enorme importancia para validar hipimportancia para validar hipóótesis.tesis.
En el hemisferio Norte, sobre todo debido al cierre del istmo deEn el hemisferio Norte, sobre todo debido al cierre del istmo de PanamPanamáá y la y la deflexideflexióón de la corriente del Golfo, es tremendamente complicado explican de la corriente del Golfo, es tremendamente complicado explicar el r el paleoclimapaleoclima, no obstante muchos autores estudian lo ocurrido a 65N (, no obstante muchos autores estudian lo ocurrido a 65N (ej.ej.PetitPetit, , ‘‘99).99).
Nuestro objetivo es mostrar que en el Sur, el Nuestro objetivo es mostrar que en el Sur, el forzamientoforzamiento astronastronóómicomicoalcanza para explicar lo que ocurrialcanza para explicar lo que ocurrióó en nuestras latitudes y para ello se en nuestras latitudes y para ello se trabajtrabajóó con datos de latitud cercana a la nuestra, lo que pensamos es mcon datos de latitud cercana a la nuestra, lo que pensamos es máás s coherente en el momento de comparar.coherente en el momento de comparar.Para ello se utilizaron datos paleontolPara ello se utilizaron datos paleontolóógicos del lago gicos del lago VostokVostok (78S), (78S), comparados con la insolacicomparados con la insolacióón para ver qun para ver quéé relacirelacióón existe.n existe.
IIIIII-- Los Los proxiesproxies
VOSTOK (VOSTOK (7878°° de latitud Sur y 105de latitud Sur y 105°° de longitud Oestede longitud Oeste))
EPICA ProjectEPICA Project
IIIIII-- Los Los proxiesproxies
¿¿QuQuéé nos dicen los registros nos dicen los registros terrestres?terrestres?LambeckLambeck et alet al., ., NatureNature: 419 (2002): 419 (2002)
IsIsóótopos del oxtopos del oxíígeno.geno.El isEl isóótopo ligero topo ligero 1616O estO estáá presente en el agua que se evapora presente en el agua que se evapora de los ocde los océéanos que posteriormente se congela y por lo tanto el anos que posteriormente se congela y por lo tanto el isisóótopo mtopo máás pesado s pesado 1818O es mO es máás abundante en el agua marina s abundante en el agua marina en en éépocas glaciares.pocas glaciares.Trabajos posteriores permitieron establecer una curva isotTrabajos posteriores permitieron establecer una curva isotóópica pica estestáándar (SPECMAP) de correlacindar (SPECMAP) de correlacióón estratigrn estratigrááfica.fica.PerPerííodo aproximado : odo aproximado : 100.000 a100.000 aññosos
EvoluciEvolucióón de los gases invernaderon de los gases invernaderoBurbujas de aire atrapadas en el hielo del lago Burbujas de aire atrapadas en el hielo del lago VostokVostokpermitieron deducir que la baja concentracipermitieron deducir que la baja concentracióón de COn de CO22 se se corresponde con percorresponde con perííodos de baja T, y se registran los modos de baja T, y se registran los míínimos nimos durante las glaciaciones.durante las glaciaciones.
IIIIII-- Los Los proxiesproxies
ComparaciComparacióón estacionaln estacional
La insolaciLa insolacióón no afecta la n no afecta la insolaciinsolacióón global del n global del planeta, pero splaneta, pero síí a la a la latitud.latitud.Por otra parte, el Por otra parte, el contraste estacional es contraste estacional es relevante para la relevante para la formaciformacióón glacial.n glacial.Vemos aquVemos aquíí ajustes de los ajustes de los datos de datos de VostokVostok para para diferentes diferentes éépocas del pocas del aañño.o.
El mejor ajuste es para el comienzodel otoño austral (tercera gráfica)
¿¿CuCuáándo se compara?ndo se compara?
Comienzo delOtoño austral
IIIIII-- Los Los proxiesproxiesVOSTOK (VOSTOK (7878°° de latitud Sur y 105de latitud Sur y 105°° de longitud Oestede longitud Oeste ))
Comparación de datos recogidos en Vostok, con la insolación calculada para la latitud correspondiente y para 65N. Resulta claro que el ajuste es mejor para Vostok (78 S)
CorrelaciCorrelacióón y registros para n y registros para 1818OO
Mientras que en la primera gráfica (65N) es notorio que no existe correlación entre los datos, en la segunda (78S0) la correlación es más clara.
IIIIII-- Los Los proxiesproxies
Repasito
Las v
enta
nas a
tmós
feri
cas
RADIACION TERRESTRE
Efecto invernadero:
‘Lo que entra como luz visible queda como IR’
IIIIII-- Los Los proxiesproxies
CorrelaciCorrelacióón y registros para COn y registros para CO22
En este caso ambas gráficas son para 78S,a) equinoccio de otoño y la segunda es para el b) equinoccio de primavera (en la cual se aprecia un mejor ajuste).No se observa una correlación tan clara como con el 18O
IVIV-- Frecuencias y perFrecuencias y perííodosodos
Sólo se consideran los valores por encima de tres SD, para el 18O los valores están relacionados con ‘e’. Es un marcador de tiempo, no afecta al sistema en la escala considerada.
Software:
Gallardo,T. & Ferraz-Mello, S.
Understanding Libration Via Time-Frequency Analysis.
Astronomical Journal 113, 863-870 (1997).
IVIV-- Frecuencias y perFrecuencias y perííodosodos
El CO2 muestra un patrón más complejo, con una línea claramente asociada a ‘e’ pero líneas cercanas al valor de 3 SDInterpretación: sistema con feedback + : T y CO2 (gas invernadero)
El efecto invernadero
Venus, 400ºC en la superficie
Derretimiento de hielo polar por sobrecalentamiento que puede detenerel ‘gran transportador’.
Balance de densidades en agua dulcey salada .
El efecto invernadero inverso: EL ROL DE LAS CORRIENTES MARINASDistribución de calor desde el Ecuador hacia los Polos
El efecto invernadero inversoEl efecto invernadero inverso
Marte perdió parte de su atmósfera y ya no tieneagua líquida.
El 80 % del CO2 terrestre está en los océanos, cuidado con el ciclo
SOBRECALENTAMIENTO – EVAPORACIÓN – PRESIÓN ATM.que tiene retroalimentación +
FORZAMIENTO FORZAMIENTO ASTRONOMICOASTRONOMICO
En En MarteMarte
LPD in LPD in NorthNorth PolePole (84 N, (84 N, 126E)126E)
RGB of Image1167_0000 Level 4
Cámara HRSC
What are LPD’s? Why this latitude?
InsolationInsolation para 84 Npara 84 N
StructureStructure heightheight
HeightHeight isis defineddefinedoverover thethe spheresphere ofofMarsMars coordinatescoordinates by by AIUAIU
H_H_meanmean layerslayers::fromfrom 300 m 300 m toto150/100 m150/100 m
11681168
CRATERS !CRATERS !Surface age constrainsSurface age constrains
craterstatscraterstats softwaresoftwareNeukumNeukum G., LPSC XXXVIII, #1825, 2007G., LPSC XXXVIII, #1825, 2007
15641564--11
Pico central
15641564--22
180 m190 m
OurOur betterbetter fitfit
Note the correlation is for 5 Myr
VolviendoVolviendo a la Tierraa la Tierra
El El famosofamoso efectoefecto antropogantropogééniconico
El dEl díía despua despuéés de mas de maññanaana
De acuerdo a nuestrasintegraciones el período interglacial actual se prolongaría por ~ 30000años (solo como funciónde la excentricidad)
Berger y Loutre (2003) considerando los efectos combinadosde la insolación y la concentración de CO2 predicen una duración de por lo menos 50000 años.
El factor humanoEl factor humano
(NASA) determinó que los 15 años máscalurosos desde 1867 ocurrieron después de 1980 y los 3 años más calurosos
en los últimos 15 años.
ConclusionesConclusionesLos resultados mejoran cuando Los resultados mejoran cuando proxiesproxies y latitud y latitud coinciden y se tiene en cuenta la transicicoinciden y se tiene en cuenta la transicióón estacional n estacional óóptima.ptima.El El 1818O muestra una correlaciO muestra una correlacióón importante (buena n importante (buena estratigrafestratigrafíía temporal y no afecta al sistema en este a temporal y no afecta al sistema en este perperííodo)odo)El COEl CO22 puede explicar el fin brusco de las glaciaciones puede explicar el fin brusco de las glaciaciones por retroalimentacipor retroalimentacióón con la T que puede alcanzar un n con la T que puede alcanzar un valor umbral, cambiar el albedo terrestre y permitiendo valor umbral, cambiar el albedo terrestre y permitiendo que mque máás energs energíía solar llegue a la superficie y se derrita a solar llegue a la superficie y se derrita hielo al aumentar T.hielo al aumentar T.Modelo a tope de atmModelo a tope de atmóósfera, el factor humano es sfera, el factor humano es relevante?relevante?Otras causas: manchas solares?Otras causas: manchas solares?