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Enhanced mercury accumulation links to terrestrial carbon mobilization during the PETM

Los datos de alta resolución de isótopos de mercurio de la plataforma del Atlántico Medio de los EE. UU. revelan que el inicio del Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno estuvo acompañado por una liberación masiva de mercurio desde reservorios terrestres, proporcionando evidencia independiente de que la oxidación del carbono orgánico terrestre contribuyó significativamente al hipercalentamiento del evento.

Autores originales: Gong Yanjie, Theodore R. Them, Caineng Zou, Joost Frieling, Thomas Algeo, Clara Meier, Ruoyu Sun

Publicado 2026-08-11

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CC BY 4.0

Autores originales: Gong Yanjie, Theodore R. Them, Caineng Zou, Joost Frieling, Thomas Algeo, Clara Meier, Ruoyu Sun

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Imagina la Tierra como una casa gigante que respira. A veces, la casa tiene fiebre y la temperatura se dispara. Los científicos llaman a estas "fiebres" hipertermales, y una de las más famosas ocurrió hace unos 56 millones de años, conocida como el PETM. Durante este tiempo, el planeta se calentó significativamente, los océanos se calentaron y el clima se volvió loco. El gran misterio para los científicos siempre ha sido: ¿qué inició el fuego? ¿Fue una erupción volcánica masiva que expulsaba gases desde lo profundo del subsuelo, o fue algo que sucedía en la superficie, como bosques en descomposición o el derretimiento del hielo liberando carbono antiguo?

Para resolver esto, los científicos suelen buscar "huellas químicas" dejadas en las rocas. Una de las huellas más útiles es el mercurio. Piensa en el mercurio como un tinte diminuto e invisible que se adhiere a la materia orgánica (como plantas y suelo) y viaza con el agua. Cuando los volcanes erupcionan, liberan mercurio con una "firma" específica que se ve de una manera. Cuando el suelo y las plantas liberan mercurio, la firma se ve diferente. Al medir cuánto mercurio hay en el lodo antiguo y revisar su firma, los científicos pueden saber si el mercurio provino de un volcán o de la erosión de la tierra. Esto es importante porque, si sabemos de dónde vino el carbono durante el PETM, podemos entender mejor cómo podría reaccionar nuestro propio planeta si seguimos calentándolo hoy en día.

La Gran Búsqueda del Mercurio

En este estudio, un equipo de investigadores emprendió una misión de detective en los fondos fangosos de la plataforma del Atlántico Medio, justo frente a las costas de Nueva Jersey y Maryland. Perforaron profundamente en el suelo para extraer núcleos de sedimento que se depositaron durante el PETM. ¿Su objetivo? Ver si el mercurio en el lodo contaba la historia de una explosión volcánica o de un lavado masivo de la tierra.

Lo que encontraron fue un enorme pico de mercurio. Durante el PETM, la cantidad de mercurio en el lodo saltó a dos o tres veces los niveles normales. Pero la verdadera pista no era solo cuánto mercurio había, sino qué tipo de mercurio era. Los investigadores utilizaron una herramienta de alta tecnología para medir la "firma isotópica" del mercurio; piensa en esto como revisar el ADN del mercurio.

Antes del PETM, el mercurio en el lodo tenía una firma positiva, lo que generalmente significa que cayó del cielo como lluvia (deposición húmeda). Pero justo cuando comenzó el PETM, la firma cambió. Se volvió marcadamente negativa. Este signo negativo es la "huella dactilar" del mercurio que proviene del suelo; específicamente, de suelos, plantas y rocas antiguas que estaban siendo arrastradas por los ríos.

El artículo argumenta fuertemente contra la idea de que este mercurio provino de volcanes. El mercurio volcánico suele tener una firma neutra o ligeramente positiva. Dado que el mercurio en el lodo se volvió negativo, los autores sugieren que no provino de la Provincia Ígnea del Atlántico Norte (la enorme área volcánica a menudo culpada por el PETM). En cambio, apunta a un culpable diferente: la tierra misma.

El Motor de la Erosión

Entonces, ¿qué causó esta liberación masiva de mercurio del suelo? El artículo sugiere que la Tierra se calentó tanto que el ciclo del agua entró en un estado de sobremarcha. Llovió mucho más fuerte y la vegetación que usualmente mantenía el suelo unido comenzó a morir. Esto creó la tormenta perfecta para la erosión. Las lluvias intensas lavaron enormes cantidades de capa superficial del suelo y rocas sedimentarias antiguas de los continentes y las vertieron en el océano.

Debido a que el mercurio ama adherirse al suelo y a la materia orgánica, toda esa tierra erosionada trajo consigo una carga masiva de mercurio. Los investigadores utilizaron un modelo de mezcla (un poco como una calculadora de recetas) para determinar los ingredientes. Estimaron que más de la mitad del mercurio en el océano durante el PETM provino de estas fuentes terrestres.

Contando el Carbono

Aquí es donde se pone realmente interesante. Los investigadores se dieron cuenta de que si sabes cuánto mercurio del suelo se lavó hacia el océano, puedes adivinar cuánto carbono llegó de pasajero. El suelo y las rocas antiguas están llenos de carbono. Cuando este carbono se lava hacia el océano y se expone al oxígeno, se convierte en dióxido de carbono (CO₂).

Usando sus datos de mercurio como guía, el equipo calculó cuánto carbono podría haberse liberado. Ejecutaron tres escenarios diferentes para tener en cuenta la incertidumbre:

El Escenario "Pasivo": Una estimación baja que sugiere que se liberaron entre 340 y 395 Pg C (petagramos de carbono).
El Escenario "Promedio": Una estimación intermedia de aproximadamente 1,400 Pg C.
El Escenario "Activo": Una estimación alta de hasta 4,520 Pg C.

El artículo sugiere que, bajo un escenario promedio, se liberaron unos 1,400 Pg C, y en el peor de los casos, pudo haber sido tan alto como 4,520 Pg C. Para poner esto en perspectiva, la cantidad total de carbono liberado durante todo el evento del PETM se estima en alrededor de 10,200 Pg C. Esto significa que la erosión de la tierra y la liberación de carbono podrían haber representado una parte enorme —quizás casi la mitad— del carbono total que calentó el planeta.

La Conclusión

Este artículo no pretende haber resuelto todo el misterio del PETM. Establece explícitamente que existen otros actores, como los gases volcánicos y el derretimiento del metano, que también contribuyeron. Sin embargo, la evidencia del mercurio proporciona una línea de prueba sólida e independiente de que la tierra misma desempeñó un papel masivo.

La historia que cuentan los autores es la de un ciclo de retroalimentación positiva: el planeta se calentó, lo que causó más lluvia y pérdida de vegetación, lo que llevó a una erosión masiva. Esta erosión lavó el carbono antiguo hacia el océano, donde se convirtió en CO₂, lo que calentó el planeta aún más. Es un tren sin frenos de cambio climático impulsado por la propia reacción de la superficie de la Tierra ante el calor. Aunque los números exactos tienen cierto margen de maniobra, la dirección es clara: la movilización del carbono terrestre fue un motor importante del PETM, y el mercurio en el lodo es la prueba irrefutable que lo demuestra.

Resumen Técnico: El aumento de la acumulación de mercurio vinculado a la movilización del carbono terrestre durante el PETM

Planteamiento del problema
El Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM), ocurrido hace aproximadamente 55.9 millones de años, se caracteriza por un calentamiento global rápido y una significativa excursión negativa del isótopo de carbono (CIE). Si bien el emplazamiento de la Provincia Ígnea del Atlántico Norte (NAIP) es un desencadenante conocido, las contribuciones relativas de las fuentes de carbono volcánicas frente a las superficiales siguen siendo objeto de debate. Estudios previos han reportado anomalías inconsistentes en la concentración de mercurio (Hg) en diversos sitios del PETM, con registros en el mar profundo que a menudo carecen de una señal clara en comparación con entornos marinos someros o con influencia terrestre. Además, la cronología de los enriquecimientos de Hg varía globalmente, lo que sugiere controles locales en lugar de una señal volcánica uniforme. Existe una brecha crítica en la evaluación cuantitativa del papel de la movilización del carbono terrestre —específicamente la oxidación del suelo y del carbono fósil debido a la erosión intensificada— como un mecanismo de retroalimentación positiva que impulsa la duración y la magnitud del hipercalentamiento del PETM.

Metodología
Los autores investigaron datos de concentración e isótopos de Hg de alta resolución de tres núcleos de perforación ubicados en la plataforma media de EE. UU. (Wilson Lake, Cambridge Dorchester Airport y South Dover Bridge), que representan algunos de los registros más estratigráficamente continuos del PETM. El intervalo de estudio abarca la transición de la formación superior del Paleoceno de la Formación Aquia a la arcilla Marlboro inferior del Eoceno.

Muestreo: Se analizaron 159 muestras para determinar las concentraciones de Hg, y se seleccionaron 22 muestras representativas que cubren los intervalos pre-, durante y post-PETM para el análisis de isótopos de Hg.
Técnicas analíticas: Las concentraciones de Hg se midieron para determinar el contenido de mercurio en exceso ( $Hg_{xs}$ ) utilizando un ajuste no lineal robusto para normalizarlo frente al carbono orgánico total (TOC) y otras fases anfitrionas. Los isótopos de Hg se analizaron para la fraccionamiento independiente de la masa (MIF, $\Delta^{199}Hg$ y $\Delta^{200}Hg$ ) y el fraccionamiento dependiente de la masa (MDF, $\delta^{202}Hg$ ).
Modelado: Se empleó un modelo de mezcla binaria basado en $\Delta^{199}Hg$ para calcular la fracción terrestre ( $f_{terr}$ ) de Hg. Esta fracción se combinó con tasas de sedimentación, densidad aparente y relaciones globales de Hg:TOC en suelos para estimar el flujo de carbono terrestre. Se utilizaron simulaciones de Monte Carlo para considerar la variabilidad de los extremos. Se construyeron tres escenarios (margen pasivo, promedio y margen activo) para escalar los flujos locales a un área de plataforma global, incorporando diversas eficiencias de oxidación.

Resultos clave

Anomalías de concentración de Hg: Durante la CIE, las concentraciones de Hg aumentaron a un promedio de 25–35 ng/g (hasta 42 ng/g), lo que representa un incremento de 2 a 3 veces sobre los niveles de fondo (<10 ng/g). Este enriquecimiento ocurrió junto con un aumento en el flujo de sedimentos siliciclásticos y un incremento de 2 a 3 veces en el TOC.
Desplazamientos isotópicos: Los valores de $\Delta^{199}Hg$ de fondo fueron positivos (promedio +0.07‰), consistentes con la deposición húmeda de Hg(II) atmosférico. En contraste, durante el PETM, el $\Delta^{199}Hg$ exhibió una pronunciada excursión negativa, cayendo a un mínimo de −0.24‰ (promedio −0.03‰).
Atribución de la fuente: La firma negativa de $\Delta^{199}Hg$ es incompatible con las emisiones volcánicas directas (típicamente cercanas a 0‰) o con la deposición atmosférica pura. En cambio, los valores se alinean con el Hg derivado de suelos terrestres y rocas sedimentarias (rango de −0.2‰ a 0‰). La falta de correlación entre $\Delta^{199}Hg$ y $\Delta^{200}Hg$ respalda aún más un mecanismo de transporte fluvial (entrada de Hg ligado a suelos por vía fluvial) en lugar del procesamiento fotoquímico atmosférico.
Cuantificación de la liberación de carbono: El modelo de mezcla indica que más de la mitad (55–60% en el escenario promedio) del Hg entregado a la plataforma durante el PETM fue de origen terrestre. Utilizando esta fracción de Hg terrestre y las relaciones globales de Hg:TOC en suelos, los autores estimaron la liberación total de carbono terrestre oxidado.
- Escenario promedio: ~1,400 Pg C liberados.
- Límite superior (Margen activo): ~4,520 Pg C liberados.
- Límite inferior (Margen pasivo): ~340–395 Pg C liberados.

Significancia y afirmaciones
El artículo afirma que el enriquecimiento de Hg observado y los desplazamientos isotópicos negativos proporcionan evidencia independiente para la movilización a gran escala de los reservorios de carbono terrestre (suelo y carbono fósil) durante el PETM. Los autores argumentan que el calentamiento climático intensificó el ciclo hidrológico, provocando una mayor erosión y el subsiguiente transporte y oxidación de la materia orgánica terrestre.

El estudio postula que esta oxidación de carbono terrestre constituyó un bucle de retroalimentación positiva significativo. La liberación de carbono estimada (~1,400 Pg C en el escenario promedio) es cuantitativamente consistente con las estimaciones previas basadas en biomarcadores y respalda la hipótesis de que las retroalimentaciones de erosión-oxidación terrestre fueron un motor principal de la duración del PETM. Aunque los autores reconocen incertidumbres sustanciales respecto al escalamiento global y las eficiencias de oxidación, concluyen que la movilización de carbono terrestre fue un componente crítico de la perturbación del ciclo del carbono del PETM, actuando junto con otras fuentes como la magmatismo de la NAIP y la disociación de hidratos de metano. El trabajo demuestra que los isótopos de Hg pueden servir como un proxy robusto para distinguir entre fuentes de carbono volcánicas y terrestres en eventos climáticos de la era geológica profunda.

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