¿Qué son los ciclos de Milankovitch y cuál es su relación con el cambio climático de la Tierra?

Según Milankovitch, la respuesta está en los movimientos orbitales que describe nuestro planeta.

El clima en la Tierra depende de muchos factores, pero uno de ellos es el conjunto de movimientos que este cuerpo celeste realiza sobre sí mismo y alrededor del sol.

Todos hemos estudiado en la escuela los movimientos de rotación y de traslación, y cómo estos originan, entre otras cosas, los ciclos de día-noche y de las estaciones, respectivamente.

Sin embargo, lo que tal vez no hemos visto con tanto detalle, es cómo otros movimientos menos conocidos e imperceptibles pueden producir cambios climáticos que duren miles de años como son las glaciaciones. ¿Te imaginás este planeta cubierto de hielo?

Los periodos glaciales se caracterizan por la disminución de la temperatura global y de las precipitaciones, la expansión de las masas de hielo y el descenso del nivel del mar.

Por el contrario, los periodos interglaciales presentan el patrón opuesto, siendo que la temperatura, las precipitaciones y el nivel del mar aumentan mientras que las masas de hielo se fusionan parcialmente.

No obstante, ambos implican cambios significativos en la configuración de las costas, la flora y la fauna. Respecto a la duración, las fases frías suelen ser más largas y dominan la historia de la Tierra. Además cada ciclo glacial-interglacial dura aproximadamente 100.000 años, por lo que en el último millón de años se habrían producido al menos 10 ciclos.

Así la última glaciación, que terminó hace 11.000 años atrás, ocurrió en el Pleistoceno y durante la misma el hielo cubrió hasta un tercio de la superficie y el nivel del mar descendió hasta 120 metros.

Fue durante este periodo que la megafauna habitó la Tierra y estaba caracterizada por animales tan famosos como los mamuts, los megaterios y los tigres dientes de sable. Por el contrario, en este momento nos encontramos en el periodo interglacial, siendo esta es una de las razones por las que el clima es más cálido.

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La gran pregunta ahora es: ¿por qué se producen estos ciclos?

Durante los últimos siglos varios científicos postularon que podría deberse a variaciones en la actividad solar, la tectónica de placas o cambios en la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera por causas no antrópicas.

A pesar de esto, la respuesta más sólida apareció 1941 de la mano del matemático serbio Milutin Milankovitch, que presentó una teoría completa con riguroso análisis matemático que establecía la relación entre el movimiento de la Tierra y el cambio climático por largos periodos de tiempo.

De esta forma, según Milankovitch, la alternancia entre periodos glaciares e interglaciares se debería a la combinación de tres ciclos de movimientos orbitales imperceptibles para nosotros: la oblicuidad, la precesión y la excentricidad.

La oblicuidad es el cambio en el ángulo de inclinación de la tierra, que oscila entre 22° y 25°, respecto al plano de la órbita terrestre alrededor del sol. Esto produce cambios en la cantidad de radiación solar que reciben cada uno de los hemisferios pero también afecta al contraste entre estaciones.

Así pues una mayor inclinación se asocia con veranos sofocantes y calurosos seguidos de inviernos muy fríos y rigurosos; mientras que una menor inclinación daría lugar a inviernos y veranos suaves.

Es este último caso el que se vincula con los periodos glaciares ya que los veranos suaves permiten mantener mayor proporción de la nieve que se forma en el invierno, al ser el derretimiento menor. Este fenómeno cíclico tendría una periodicidad aproximada de 41.000 años.

Por otro lado, cuando hablamos de precesión nos referimos al movimiento de peonza que realiza el eje de rotación, en el sentido opuesto a la rotación, por efecto de la fuerza de atracción gravitacional ejercida por el Sol y otros planetas. Esto produce cambios en la dirección a la que apunta este eje, actualmente hacia la estrella Polar pero dentro de 10.000 años apuntará hacia la estrella Vega.

También implica cambios en la posición relativa de los solsticios y los equinoccios; lo que a su vez contribuye a modificar la insolación que reciben distintos puntos de la superficie terrestre. Su periodicidad es menor a la del anterior fenómeno, siendo de 23.000 años.

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Finalmente la excentricidad se refiere a cambios en la forma de la órbita terrestre, de elíptica (excentricidad cercana a 1) a circular (excentricidad cercana a 0). Estas variaciones producen una alteración en la distancia Sol-Tierra, que afecta a las estaciones y al clima global. Su periodicidad se encuentra en debate actualmente, siendo el valor más apoyado de 100.000 años.

En el momento en el que Milankovitch publicó su teoría pasó tan desapercibida que cayó en el olvido hasta los años 50, cuando el geólogo Cessare Emiliani dio a conocer los resultados de sus trabajos sobre la composición isotópica de las conchas de foraminíferos.

Estos organismos presentan esqueletos de carbonato quedan enterrados en los sedimentos del fondo marino cuando mueren. Aunque lo más interesante de los mismos es que podemos inferir la composición isotópica del agua en el que vivían puesto que queda fosilizada junto con sus conchas.

Esto se debe a que existe un equilibrio cinético entre los isótopos de oxígeno-18 de los esqueletos y los del agua en la que vivieron, que a su vez depende de la temperatura del agua, y por lo tanto permite inferir indirectamente el volumen de hielo en ese momento.

De esta forma, valores altos de densidad de este isótopo en el fósil indican que estos organismos vivieron en periodos glaciares y, por el contrario, valores bajos se asocian con interglaciares.

En definitiva, gracias al análisis de testigos de sedimento marino es que se pudo tener un registro geológico de esta alternancia de fases en el pasado y su duración, apoyando los modelos matemáticos de la teoría propuesta por Milankovitch.

Bibliografía

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