Astronomical calibration of the Jurassic–Cretaceous transition links cooling, calcification events, and Boreal–Tethyan carbon-cycle decoupling

El tiempo profundo es un paisaje vasto y, a menudo, borroso. Los geólogos han sabido durante mucho tiempo que la historia de la Tierra está escrita en capas de roca, donde cada capa representa una rebanada de tiempo. Para leer esta historia con precisión, los científicos necesitan un calendario preciso, uno que pueda decirles exactamente cuándo se depositó una capa específica. Para los últimos pocos millones de años, este calendario se construye sobre el bamboleo predecible del eje de la Tierra y su órbita alrededor del sol, que dejan patrones rítmicos en el sedimento. Sin embargo, al mirar más atrás, hacia la era de los dinosaurios, este calendario se vuelve difícil de leer. La transición entre los períodos Jurásico y Cretácico, hace aproximadamente 145 millones de años, ha sido uno de los capítulos más confusos en la historia de la Tierra. Es un tiempo de cambios importantes en el clima, la química de los océanos y la vida, pero sin una cronología fiable, los científicos han luchado por comprender cómo se conectaron estos eventos o qué tan rápido ocurrieron. ¿Fue el enfriamiento del planeta un desplazamiento lento o una caída repentina? ¿Cambiaron los océanos antes o después de que el clima se desplazara? Sin una secuencia clara, la historia permanece fragmentada.

Para resolver este rompecabezas, un equipo de investigadores dirigió su atención a un tramo específico de roca en el centro de Arabia Saudita. Perforaron un núcleo profundo, extrayendo un cilindro continuo de piedra caliza antigua que se había formado en un lecho marino poco profundo durante la época de los dinosaurios. Este registro de roca, conocido como la Formación Sulaiy, es notablemente completo, preservando una secuencia larga e ininterrumpida de capas desde el Jurásico tardío hasta el Cretácico temprano. Los científicos se dieron cuenta de que esta roca contenía un reloj oculto. Así como los anillos de los árboles registran las estaciones, las capas de este antiguo lecho marino registraron los pulsos rítmicos de la órbita de la Tierra. Al contar estos ciclos orbitales, pudieron construir una línea de tiempo de alta resolución que finalmente les permitiría datar las rocas con precisión y ver el orden de los eventos que dieron forma a nuestro planeta.

Los investigadores comenzaron examinando los fósiles microscópicos atrapados dentro de la roca. Estos eran organismos diminutos de una sola célula llamados nanofósiles calcáreos, que flotaban en los océanos antiguos. A medida que el clima y la química del océano cambiaban, los tipos de estos fósiles también cambiaban. El equipo encontró una transición clara: las capas inferiores estaban dominadas por fósiles más antiguos, de estilo Jurásico, mientras que las capas superiores estaban llenas de nuevos tipos del Cretácico, fuertemente blindados. Este cambio marcó una reorganización importante de la vida microscópica de los océanos. Pero para entender el tiempo de este cambio, necesitaban más que solo los fósiles. Midieron las huellas químicas de la roca, específicamente las proporciones de isótopos de carbono y oxígeno. Estas proporciones actúan como un termómetro y un medidor del ciclo global del carbono, revelando cuándo se estaban enfriando los océanos y cómo estaba cambiando el equilibrio del carbono en la atmósfera. También observaron isótopos de estroncio, que cuentan una historia sobre cuánta roca estaba siendo erosionada en los continentes y lavada hacia el mar.

Con estas pistas químicas y biológicas en mano, el equipo se volvió hacia el ritmo de la propia roca. Analizaron la señal de rayos gamma del núcleo, una medición que detecta la radiactividad natural de los sedimentos. Esta señal reveló un patrón repetitivo de capas gruesas y delgadas, como una partitura musical. Los investigadores identificaron un ritmo dominante que se repetía cada pocos metros de roca. Al comparar este ritmo con los ciclos conocidos de la órbita de la Tierra, se dieron cuenta de que habían encontrado el ciclo de 405,000 años de la excentricidad orbital. Esta es una oscilación a largo plazo en la forma de la órbita de la Tierra, un metrónomo estable que ha seguido marcando el paso durante cientos de millones de años. Al contar estos ciclos de 405,000 años desde la base del núcleo hasta la parte superior, el equipo pudo construir una línea de tiempo precisa. Descubrieron que la secuencia de roca abarcaba aproximadamente 12 millones de años, cubriendo el final del Jurásico y el comienzo del Cretácico.

Esta nueva cronología les permitió fijar el momento exacto del límite entre los dos períodos geológicos. Ubicaron el límite Jurásico-Cretácico en aproximadamente 143.1 millones de años atrás. Esta fecha ayuda a resolver un debate de larga data, ya que las estimaciones previas habían variado significativamente. Más importante aún, la línea de tiempo reveló la secuencia de eventos que ocurrieron durante este intervalo crítico. Los datos mostraron que un período de enfriamiento significativo, donde las temperaturas globales cayeron y las capas de hielo probablemente se expandieron en los polos, ocurrió entre aproximadamente 146 y 140 millones de años atrás. Esta fase de enfriamiento coincidió con una señal extraña y poderosa en la roca: una influencia aumentada de la inclinación del eje de la Tierra, o oblicuidad. Aunque esta inclinación suele tener su efecto más fuerte en los climas de latitudes altas, los investigadores encontraron su firma claramente registrada en las rocas tropicales de Arabia Saudita. Esto sugiere que el enfriamiento fue tan intenso que amplificó la influencia de la inclinación, enviando señales climáticas desde los polos hasta el ecuador.

El estudio también aclaró el tiempo de dos eventos importantes en la historia de la vida marina, conocidos como eventos de calcificación de nanofósiles. Estos fueron momentos en los que organismos marinos diminutos comenzaron repentinamente a construir conchas mucho más gruesas y pesadas, lo que llevó a un aumento masivo en la producción de roca de carbonato en los océanos. Los investigadores encontraron que estos eventos no ocurrieron todos a la vez. El primer evento, que involucraba a un grupo específico de organismos, ocurrió durante un tiempo de enfriamiento, seguido de un segundo evento donde un grupo diferente de fósiles fuertemente blindados tomó el control. Crucialmente, la línea de tiempo mostró que estas explosiones biológicas ocurrieron en sintonía con el clima de enfriamiento y con cambios específicos en el ciclo del carbono, en lugar de ser incidentes aleatorios o aislados. Los datos también revelaron que el ciclo del carbono no se comportó de la misma manera en todas partes. Mientras que los océanos tropicales mostraron un declive constante y gradual en los niveles de carbono, los océanos del norte, más fríos, experimentaron oscilaciones mucho más salvajes. Este "desacoplamiento" sugiere que los océanos del norte y del sur reaccionaron de manera diferente a los mismos cambios globales, probablemente debido a diferencias en cómo estaban conectados los océanos y cómo se enterraba el carbono en los sedimentos.

Al integrar el registro fósil, las firmas químicas y el reloj orbital, los investigadores han creado un marco robusto para comprender esta era crucial. Han demostrado que la transición del Jurásico al Cretácico no fue un desorden caótico de eventos, sino una secuencia estrechamente coreografiada impulsada por la órbita de la Tierra. El clima de enfriamiento, la expansión del hielo, los cambios en la química de los océanos y la evolución de la vida marina ocurrieron todos dentro de una ventana de tiempo específica y bien definida. Esta nueva cronología no solo proporciona una fecha; proporciona una historia. Nos dice que el sistema climático de la Tierra es sensible al forzamiento orbital, capaz de amplificar pequeños cambios en cambios globales que remodelan los océanos y la vida dentro de ellos. El trabajo confirma que el ciclo de 405,000 años es una herramienta fiable para leer el tiempo profundo, ofreciendo un camino claro para comprender otros momentos críticos de la historia de la Tierra donde el pasado ha sido difícil de descifrar.