3.8: Penn State Research

Lee Kump, decano de la Facultad de Ciencias de la Tierra y los Minerales de PSU (filmamos esto cuando era simplemente profesor en el Departamento de Geociencias de Penn State), ha estado estudiando climas antiguos basados en la evidencia dejada en los sedimentos marinos durante la mayor parte de su carrera. Mire este video a continuación para verlo explicar algunas de sus hipótesis sobre la extinción masiva final del Pérmico y escuchar más sobre su investigación.

¡Mira esto!

Video: Entrevista con Lee Kump - Primera parte (5:37)

Entrevista con Lee Kump - Primera Parte

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DR. LEE KUMP: Soy Lee Kump. Soy profesor de ciencias de la tierra en Penn State y paleoceanógrafo. Paleoceanógrafo es una especie de término extraño. Soy una persona que estudia océanos antiguos. Y esto es algo a lo que llegué como estudiante de posgrado. Siempre me interesaron los océanos, y mi formación de posgrado es en oceanografía. Pero mi trabajo de licenciatura fue en geología. Entonces tenía estos intereses duales de los océanos y el registro geológico, y estaba buscando algo que uniera estas dos cosas, y encontré paleoceanografía.

Entonces es un estudio de océanos antiguos, mirando su registro ya que se conservan en rocas sedimentarias. Entonces estudio intervalos de la historia de la Tierra que son particularmente interesantes, buscamos rocas que sean de esa edad, las investigamos, y luego tratamos de ponerlo en el contexto de cómo los océanos, y la atmósfera, operaban como un sistema, y cómo podrían haberse comportado durante estos intervalos interesantes.

Entonces nos estamos enfocando en un intervalo particularmente interesante y polémico de la historia de la Tierra. Es la extinción masiva del Pérmico Final. Entonces este fue un intervalo, un breve intervalo, de historia geológica hace unos 250 millones de años, que representa la mayor extinción masiva de todos los tiempos. Se estima que hasta el 95-99% de todas las especies del planeta se extinguieron durante este intervalo de tiempo. Y así es un acontecimiento importante en la historia del planeta. Y es un acontecimiento extraordinario. Y así estamos seguros de que fue el resultado de causas muy extraordinarias.

Ha habido una serie de hipótesis que se han propuesto, entre ellas impactos de asteroides, erupciones volcánicas masivas. Nos hemos estado enfocando en el estado del océano en este intervalo de tiempo porque hay buena evidencia de que el océano entonces, era muy diferente a lo que es hoy. Hoy, si bajáramos en un submarino, y bajáramos a las profundidades del océano, encontraríamos un ambiente frío y rico en oxígeno. Y así es un ambiente que soporta diversos tipos de vida que son como nosotros, necesitados de un ambiente rico en oxígeno.

Cuando miramos la evidencia del océano Pérmico, descubrimos que el océano profundo era mucho más cálido de lo que es hoy, y estaba desprovisto de oxígeno. Y así fue un mundo muy diferente, algo hostil, desde la perspectiva de la vida animal. Y lo que es realmente inusual de la evidencia para el océano Pérmico es que no solo estaba libre de oxígeno, sino que tenía una mezcla venenosa de sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono que habría sido instantáneamente fatal para cualquier organismo como nosotros, como peces, o incluso plantas marinas como algas, expuestas a ese océano.

Lo que estamos investigando es la posibilidad de que este océano venenoso del Pérmico tardío migrara no solo de estar en las profundidades del océano, sino que migrara hacia la superficie y envenenara toda la vida en la superficie. Y, igual de importante, a medida que este sulfuro de hidrógeno salía a la superficie, como un gas, escapó a la atmósfera. Creo que todos estamos familiarizados con el sulfuro de hidrógeno. Es ese olor característico de huevos podridos. Lo que creemos que sucedió al final del Pérmico, es que este océano venenoso saltó a la superficie. El sulfuro de hidrógeno, como gas, escapó a la atmósfera y flotó hacia los continentes en grandes nubes de gas venenoso que acababan con la vida en tierra.

Uno de los grandes misterios de la extinción Pérmica es que se trataba de una extinción masiva no sólo en los océanos, sino en tierra. Y así estamos buscando alguna conexión que vincule la extinción oceánica con la extensión terrestre. Comenzamos a estudiar el océano Pérmico, nos dimos cuenta de que tenía esta mezcla tóxica, y luego con algunos modelos simples, cálculos de modelado por computadora, descubrimos que ese sulfuro de hidrógeno podría escapar a la atmósfera y crear condiciones tóxicas en la atmósfera también.

Entonces esto es, por supuesto, bastante polémico. Hay alguna evidencia para ello, pero no pruebas demasiado convincentes. Y otras personas tienen sus propias teorías de mascotas sobre lo que c causó esto. Hemos tenido argumentos bastante vigorosos en reuniones nacionales sobre este tema. Una idea es que la acumulación de sulfuro de hidrógeno en la atmósfera, esta es nuestra idea particular, conduciría a reacciones químicas que destruirían la capa de ozono. Y eso lo hemos demostrado con un modelo de computadora.

Otras personas vinculan a ese evento con el vulcanismo masivo. Y así están estas interesantes pistas del registro geológico de que el entorno era bastante diferente. Y una cosa que sabemos, y la datación ahora de esas rocas como ha demostrado prácticamente más allá de la sombra de una duda, al mismo tiempo que los organismos estaban muriendo por todo el planeta, volcanes masivos estaban en erupción en Siberia. Estas se llaman las Trampas Siberianas, y todavía hay rocas basálticas voluminosas que se han conservado en la meseta siberiana que se depositaron en este instante en tiempo geológico. Entonces cualquier teoría para la causa de esta extinción masiva tiene que incluir a esos volcanes. Esta es una de las erupciones volcánicas más masivas de todos los tiempos.

Crédito: Dutton

Video: Entrevista con Lee Kump - Segunda Parte (6:44)

nterview con Lee Kump - Segunda Parte

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[REPRODUCCIÓN DE MÚSICA] LEE KUMP: Bueno, los vulcanólogos, desde hace mucho tiempo, argumentaron que el volcán debió haber sido la causa de la extinción Pérmica y de las consecuencias ambientales resultantes de esta erupción volcánica masiva. Los oceanógrafos, los paleoceanógrafos, han estado mirando al océano. Ven un océano anóxico. Ven evidencia de sulfuro de hidrógeno. Esa debe haber sido la causa.

Lo que estamos tratando de hacer, en realidad, con nuestros modelos de computadora es unir todo esto, para sintetizarlos en una historia consistente de cambio ambiental. Y recuerden, este es quizás el acontecimiento singular en la historia de la tierra. Esto marcó el escenario, en algunos aspectos, para la evolución de los dinosaurios. Esto fue justo antes de los dinosaurios. Y tal vez el cambio biótico que ocurrió en este momento permitió que los dinosaurios se hicieran cargo durante el Mesozoico subsiguiente.

Y luego, el asteroide golpea, aniquiló a los dinosaurios, y los mamíferos evolucionaron. Y así están estos eventos en la historia de la Tierra que parecen ser críticos para el camino de la evolución. Entonces es una pregunta importante. Y mucha gente está trabajando en ello, y lo están trabajando desde sus propias especialidades y sus propias perspectivas.

[REPRODUCCIÓN DE MÚSICA]

Una de las cosas que hacemos como geólogos es buscar análogos modernos, lugares a los que podemos ir hoy y que pensamos que son como era el ambiente que estamos estudiando en el disco de roca antigua en ese entonces. Y así nuestros intereses son, por supuesto, estos ambientes marinos ricos en sulfuro de hidrógeno. Y el lugar más obvio uno podría ir a estudiar que en el mundo moderno es el Mar Negro, pero eso es muy inaccesible. Afortunadamente, aquí en Penn State, tenemos un lago cerca. En realidad está cerca de Siracusa, Nueva York. Pero es un lago que creemos que se parece mucho a lo que era el océano Pérmico en ese entonces.

Tiene una capa en la parte superior del lago que está bien mezclada y oxigenada. De hecho, la gente nada ahí y pesca allí. Es un parque estatal. Pero acechando por debajo de estos 60 pies superiores de agua bien oxigenada hay una mezcla venenosa de esta agua rica en sulfuro de hidrógeno. Y así hemos estado yendo ahí. Estudiamos esto haciendo buceo, así que tenemos buceadores que se sumergen en este ambiente, incluido yo mismo, recolectando muestras, no solo del agua, sino de los organismos que viven justo en esta interfaz entre el agua rica en oxígeno y el agua rica en sulfuro de hidrógeno debajo.

Así que nos sumergimos directamente a esta interfaz. No pasamos mucho tiempo debajo de él, porque es venenoso y la exposición prolongada al agua rica en sulfuro de hidrógeno puede ser fatal. Entonces nos sumergimos hasta esta capa, tal vez nos sumergimos justo debajo para recolectar algunas muestras muy rápidamente, y estamos viendo la química de esta agua y los organismos que allí viven. Y estamos buscando organismos en particular que produzcan compuestos que encontramos en el registro rocoso asociado a la extinción masiva del Pérmico.

[REPRODUCCIÓN DE MÚSICA]

Entonces resulta que los organismos que viven justo en esta interfaz entre el agua venenosa y no venenosa producen compuestos que se conservan en rocas sedimentarias hasta por miles de millones de años. Y así estamos viendo estos organismos modernos. Estamos extrayendo estos compuestos químicos de— los estamos analizando y luego los comparamos como una huella digital, como una especie de fósil químico, de lo que vivía en el océano en ese momento.

Estos organismos son bacterias. No dejan fósiles como estamos acostumbrados a pensar, conchas o huesos. Lo que dejan son compuestos orgánicos distintivos que estamos tratando de relacionar desde el organismo vivo hasta estos fósiles antiguos. Y una vez que podamos hacer eso y podamos ver su distribución en estos ambientes modernos, entonces tendremos una imagen mucho mejor de las condiciones en las que estaban prosperando en este océano Pérmico.

[REPRODUCCIÓN DE MÚSICA]

Una de las otras cosas interesantes de este intervalo de tiempo es que los océanos se volvieron muy similares a lo que pensamos que eran hace miles de millones de años. Y así el Pérmico, hace 250 millones de años, fue un periodo de tiempo en el que los océanos se transformaron en lo que pensamos que eran los océanos hace mil millones de años. Y sabemos que hace mil millones de años, los tipos de organismos que prosperaron en este ambiente venenoso, libre de oxígeno, generaron un tipo de roca que se conoce como estromatolita. Y de hecho, aquí se trata de un estromatolito.

Es una roca en capas que se forma. Esta es una sección transversal a través de uno. Si pudieras imaginar cómo sería esto, sería como una cabeza de col. Y su capa tras capa sobre capa de una bacteria que está creciendo en el fondo marino formando un montículo. Se llama estromatolita.

Y en este caso, esta roca se ha truncado como podemos ver las laminaciones internas de ésta. Este está formado enteramente por bacterias, y se forma en ambientes hoy en día en ambientes muy extremos, pero fue mucho más abundante en el pasado geológico distante como en el Precámbrico.

Lo que nos enteramos es que justo después de la extinción Pérmica, vuelven los estromatolitos. Así que hay una reaparición de esta forma de vida muy antigua, algo que solemos asociar con el Precámbrico hace miles de millones de años. Al final del Pérmico, justo después de la extinción masiva, estas comunidades bacterianas regresan y prosperan.

Y entonces esta es otra pieza de evidencia de que el océano Pérmico se convirtió en un lugar tan inhóspito para formas de vida avanzadas que volvió a un estado anterior que creemos que estaba más asociado con el Precámbrico en el que prosperaron las bacterias.

[REPRODUCCIÓN DE MÚSICA]

Crédito: Dutton

Además, aquí hay un comunicado de prensa sobre la hipótesis del sulfuro de hidrógeno de Lee:

“El sulfuro de hidrógeno, no el dióxido de carbono, puede haber causado la mayor extinción masiva”, ScienceDaily (5 de noviembre de 2003)

Kump, L.R., A. Pavlov, y M.A. Arthur, 2005, Massive release of hydrogen sulfide to the surface ocean and atmosphere during interval of oceanic anoxia, Geology 33, 397—400.