La modelización del antiguo ciclo del carbono de la Tierra revela que los arcos volcánicos solo se convirtieron en una fuente dominante de emisiones de gases de efecto invernadero hacia el final de la era de los dinosaurios. Este cambio ocurrió hace unos 100 millones de años, impulsado por la aparición de ciertos plancton marino 150 millones de años antes. Anteriormente, la mayor parte del carbono se liberaba a través de procesos de rift en lugar de actividad volcánica.
El clima de la Tierra ha oscilado durante mucho tiempo entre estados de 'casa de hielo' y 'invernadero', influido por los niveles atmosféricos de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Los arcos volcánicos, como los de Japón donde convergen las placas tectónicas, han contribuido históricamente a las emisiones naturales de carbono al liberar CO2 del interior del planeta. Sin embargo, una nueva investigación indica que este papel se intensificó de manera relativamente reciente en términos geológicos. Ben Mather, de la Universidad de Melbourne, Australia, lideró un estudio que modeliza los últimos 500 millones de años de tectónica de placas y el ciclo del carbono, publicado en Nature Communications Earth and Environment. Los hallazgos muestran que los arcos volcánicos emergieron como la fuente principal de carbono hace unos 100 millones de años, cerca del final de la era de los dinosaurios. Este cambio se remonta a hace unos 150 millones de años, cuando apareció en los océanos fitoplancton con escamas de carbonato de calcio. Al morir, estos organismos depositaron vastas capas de carbonato de calcio en el fondo del mar profundo. Cuando las placas oceánicas se subducen —deslizándose bajo otras y reciclando en el manto—, este carbono almacenado se transporta profundamente en la Tierra. Mather explica: «La mayor parte del carbono del plancton que abandona la placa oceánica subductante se mezclará en el interior fundido, pero una porción de él se emitirá a través de volcanes de arcos volcánicos». Antes de este plancton, las emisiones de los arcos volcánicos contenían comparativamente poco CO2. A lo largo de gran parte de la historia de la Tierra, el carbono se liberaba en cambio a través del rifting, donde los continentes se separan a lo largo de escalas temporales geológicas, como se ve en el Rift del África Oriental o las dorsales oceánicas medias. «Cuando las placas tectónicas se separan, esencialmente estás 'descubriendo' parte del interior fundido de la Tierra», señala Mather. Este proceso forma nueva corteza y libera carbono, con emisiones que dependen de la longitud del rift y la velocidad de separación. En los últimos 100 millones de años, las emisiones de los arcos volcánicos han aumentado bruscamente, ahora dos tercios más altas que hace 150 millones de años debido al reservorio de carbono en el fondo marino proveniente del plancton. Hoy en día, la Tierra se encuentra en una fase interglacial de una era glacial mayor que comenzó hace 34 millones de años. El fitoplancton continúa secuestrando más carbono en el fondo marino del que liberan los volcanes, ayudando al clima actual más frío. Alan Collins, de la Universidad de Adelaide, elogia estos modelos por iluminar cómo el vulcanismo y la tectónica han moldeado el clima a lo largo del tiempo, señalando cambios en la composición de los sedimentos oceánicos debidos a la evolución de la vida marina como el zooplancton de carbonato de calcio.