Los científicos que analizan un caparazón antiguo pronto descubren una rareza sobre la Tierra que data de 70 millones de años

Los expertos detrás del estudio eran de la Vrije Universiteit Brussel y la Universidad de Utrecht y publicaron sus resultados en febrero de 2020 en la revista American Geophysical Union (AGU). Sus hallazgos no sólo revelan un secreto alucinante sobre nuestro planeta, sino que también pueden ayudar a proporcionar nueva información sobre la Luna. Es más, todos estos descubrimientos se han realizado mediante un análisis detallado de un pariente extinto hace mucho tiempo de la almeja moderna.

El molusco que el equipo estudió se remonta a hace unos 70 millones de años, poco antes de la extinción de los dinosaurios. Es parte de la especie Torreites sanchezi, que pertenece a un grupo ahora desaparecido llamado almejas rudistas. Estos organismos son notables porque construyeron sus caparazones en capas de crecimiento diario, un rasgo que resultó particularmente útil para el equipo de investigación.

Según la AGU, los moluscos T. sanchezi parecían “vasos altos de pinta con tapas con forma de pasteles de garra de oso”. Consistían en un par de conchas o “válvulas”. Y estos estaban conectados por una bisagra que era similar a una almeja asimétrica. Aparentemente, se encontraban más comúnmente en aguas más cálidas que nuestros océanos actuales y crecían en espesos arrecifes.

El molusco analizado en este estudio se originó en un fondo marino poco profundo, donde vivió durante más de nueve años. La zona que alguna vez fue tropical ahora está totalmente seca y se encuentra entre las montañas de lo que hoy es Omán. Pero en aquel entonces, era el hogar de grupos de moluscos, hasta que desaparecieron en el mismo evento de extinción que se cree que erradicó a los dinosaurios terrestres.

El autor principal del estudio y geoquímico analítico de la Vrije Universiteit Brussel, Niels de Winter, dijo a AGU en marzo de 2020: “Los rudistas son bivalvos bastante especiales. No hay nada como vivir hoy. Especialmente a finales del Cretácico, en todo el mundo la mayoría de los constructores de arrecifes son estos bivalvos. Entonces, realmente asumieron el papel de construcción de ecosistemas que tienen los corales hoy en día”. Setenta millones de años después, esa misma almeja se ha convertido en un antiguo dispositivo de grabación que registra los secretos de la Tierra dentro de sus capas.

A través de experimentos cuidadosamente realizados, de Winter y su equipo pudieron extraer revelaciones alucinantes de este modesto caparazón. Sus hallazgos han ayudado a confirmar teorías arraigadas sobre la Tierra antigua y más allá. Sí, el estudio incluso ha ayudado a los expertos a comprender más sobre nuestra Luna y el papel que ha jugado en la evolución de nuestro planeta.

Si bien el caparazón sin duda ha abierto las puertas a nuevos hallazgos, los científicos ya saben bastante sobre cómo era la vida en ese momento. Los dinosaurios todavía vagaban por el planeta, por ejemplo, a medida que se acercaba el final del período Cretácico tardío. Geológicamente hablando, la Tierra se encontraba en la etapa Maastrichtiano de la era Mesozoica, que abarca desde hace 72,1 hasta 66 millones de años.

A lo largo de los 79 millones de años que constituyó el período Cretácico, el planeta sufrió cambios sustanciales. En sus inicios, las masas continentales del planeta estaban dispuestas en dos supercontinentes: Laurasia en el norte y la enorme isla de Gondwana en el sur. Pero ambos ya habían comenzado a separarse y, al final de esta era monumental, los continentes tal como los conocemos hoy comenzaban a tomar forma.

América del Norte siguió alejándose de lo que hoy es Europa en un cambio que había comenzado durante el período Jurásico anterior. Y esto, por supuesto, amplió aún más la extensión del Océano Atlántico. La India todavía estaba situada junto a Madagascar, pero ahora estaba a la deriva y comenzaba a desplazarse hacia el norte. Australia, por otra parte, todavía estaba conectada a la Antártida, alejándose de África y más allá del Polo Sur.

El clima se enfrió considerablemente durante el período Cretácico, pero todavía era mucho más cálido que hoy. En lugar de capas de hielo, los bosques cubrieron los polos y permitieron a los dinosaurios deambular por la Antártida. Sin embargo, a medida que el planeta se enfrió, estos y otros bosques no ecuatoriales se volvieron más templados. Este efecto se experimentó en toda la Tierra, trayendo el clima estacional a los hemisferios norte y sur.

Los cambios climáticos antes mencionados finalmente dieron paso a la aparición de pastos, bosques caducifolios y plantas con flores. Estos últimos resultaron particularmente importantes, ya que su rápido crecimiento proporcionó una fuente de alimento para muchos animales. La proliferación de plantas también se vio favorecida por una avalancha de insectos: entre ellos escarabajos, hormigas, avispas y abejas. Sin embargo, las enormes praderas que cubrirían amplias zonas del planeta aún estaban a unos cuantos millones de años de distancia.

A finales del período Cretácico también pasaron a primer plano muchos dinosaurios conocidos, a medida que evolucionaron nuevas especies y cambió el equilibrio de poder. El Tyrannosaurus rex ascendió a la cima de la cadena alimentaria en el norte, mientras que el Spinosaurus hizo lo propio en el sur. Además, los continentes del norte albergaban manadas de herbívoros como el Triceratops.

Mientras tanto, los continentes cambiantes crearon las condiciones necesarias para que prosperaran los reptiles y anfibios. Las costas ampliadas se convirtieron en hogar de todo tipo de bestias: incluidos cocodrilos, salamandras, tortugas, ranas y serpientes. Los cielos estaban dominados por enormes pterosaurios, pero encontraron competencia en una gama cada vez más diversa de aves.

De hecho, los antepasados ​​de muchas aves actuales se remontan al período Cretácico. Si bien los registros fósiles muestran que las aves modernas se remontan a unos 60 millones de años, un estudio de 2008 que apareció en la revista BMC Biology estableció ese estimado en unos 40 millones de años. Como resultado, se cree que el linaje de pelícanos, playeros, cormoranes y más comenzó en el período Cretácico.

La vida prosperó en las costas, en los cielos y también en los océanos. Los plesiosaurios fueron reemplazados en aguas poco profundas por mosasaurios con forma de serpiente durante este tiempo, mientras que las criaturas marinas modernas, incluidos tiburones y rayas, se convirtieron en algo común. Y los arrecifes de coral continuaron floreciendo en aguas cálidas, formados por almejas rudistas como el analizado en el estudio de 2020.

Si bien gran parte de la vida en la Tierra durante el período Cretácico está bien documentada, poco se sabe sobre las condiciones cósmicas de esa época. Pero gracias al caparazón antes mencionado, eso puede estar a punto de cambiar. De hecho, el fósil claramente antiguo ha revelado un secreto sorprendente sobre la rotación del planeta. Y, a su vez, ha proporcionado a los científicos conocimientos suficientes para estimar la duración de un solo día en la Tierra hace unos 70 millones de años.

Antes de estas recientes revelaciones, los científicos tenían una idea general de cómo ha cambiado la rotación de la Tierra a lo largo de los años. Sabemos, por ejemplo, que ha estado sucediendo durante casi toda la existencia del planeta. Pero debido a que el cambio ha sido tan lento en el gran esquema de las cosas, ha sido casi imposible realizar un seguimiento año tras año.

Según Scientific American, el ciclo día/noche del planeta aumenta en duración aproximadamente 1,7 milisegundos cada siglo. Por supuesto, ésta no es una estadística que uno pueda notar, pero a lo largo de millones de años puede marcar una enorme diferencia. El fenómeno está impulsado por la forma en que el Sol y nuestra Luna interactúan con la Tierra a escala cósmica. Efectivamente, todo es causado por la gravedad y las mareas.

Verá, la Luna se aleja gradualmente de la Tierra a un ritmo de aproximadamente 1,5 pulgadas cada año. James Williams, de la NASA, describió los efectos de esta tendencia en una publicación de 2010. El científico investigador principal explicó: "Estás poniendo energía en la órbita de la Luna y sacándola del giro de la Tierra".

La gravedad de la Luna controla las mareas en nuestros océanos, que superan la órbita del antiguo planeta debido a la velocidad a la que gira la Tierra. La masa desplazada resultante empuja al planeta hacia adelante, mientras que la rotación de la Tierra se ralentiza simultáneamente por la fricción en el fondo marino. Juntos, estos factores dan como resultado una extensión imperceptible de la duración de nuestros días. Sin embargo, nuestros años siguen teniendo la misma duración porque la órbita de nuestro planeta alrededor del Sol permanece constante.

Para descubrir la velocidad a la que la Luna se aleja de la Tierra, Williams apuntó con láseres a los reflectores dejados por las sondas rusas y los astronautas estadounidenses en las décadas de 1960 y 1970. Primero, calculó el tiempo que tardó el rayo en regresar a la Tierra. Luego, Williams comparó los cambios entre múltiples resultados para alcanzar la cifra actual de 1,5 pulgadas por año.

Generalmente, la tendencia que se establece al estudiar la Luna es que cuanto más atrás se retrocede, más cortos eran los días. Pero lo complicado es determinar su longitud exacta. El geofísico de la Universidad Nacional de Australia, Kurt Lambeck, dijo a Scientific American: “A medida que empiezas a retroceder en el tiempo, los registros se vuelven difíciles de interpretar. Pero los registros han tendido a respaldar un patrón general que se remonta a que aumenta el número de días del año”.

Los análisis de las mareas de la Tierra también pueden decirnos más sobre cómo se formó la Luna. De hecho, los datos respaldan la teoría dominante de que el cuerpo lunar chocó con nuestro planeta hace unos 4.500 millones de años. Si se formó en otro lugar y se desvió hacia la gravedad de la Tierra, dijo Lambeck, las mareas no habrían permanecido constantes. Además, el científico atmosférico y terrestre de la Universidad Purdue, Jay Melosh, añadió que nuestro mundo tuvo una rápida rotación de seis horas inmediatamente después de que la Luna impactara contra la Tierra.

Durante miles de millones de años, la Luna se ha desplazado desde su órbita inicial de 16.000 millas hasta su distancia actual de 239.000 millas. Como resultado, la rotación de la Tierra aparentemente se ha ralentizado cuatro veces. Y eso es lo que sigue sucediendo ahora, a medida que la Luna continúa alejándose del planeta. Pero para rastrear realmente la duración exacta de un día entre esas dos épocas, es necesario profundizar en la evidencia científica.

Y el mencionado molusco fósil estudiado por De Winter nos ayuda a descubrir cómo ha cambiado la duración del día. Debido a la forma en que construye progresivamente sus capas, los investigadores pudieron utilizar la almeja rudista para medir con precisión cuánto duraba un día hace 70 millones de años. El científico añadió a la revista Cosmos en marzo de 2020 que el caparazón es “un poco comparable a los anillos de los árboles”.

Al estudiar cuidadosamente estos láseres, los científicos determinaron que en aquel entonces la Tierra giraba 372 veces al año. Eso suma siete días más que el año actual, lo que hace que la duración promedio de un día sea de 23 horas y media. Entonces, efectivamente, un día en la Tierra cuando los dinosaurios deambulaban era en realidad media hora más corto de lo que es ahora.

"Tenemos entre cuatro y cinco puntos de datos por día, y esto es algo que casi nunca se obtiene en la historia geológica", dijo de Winter a AGU. “Básicamente podemos observar un día hace 70 millones de años. Es bastante asombroso." Pero para ello, el equipo de investigación tuvo que utilizar con mucho cuidado un láser en el antiguo fósil.

Esta técnica permitió a los científicos examinar la composición del caparazón a una escala no visible a través de microscopios. Primero, utilizaron el láser para abrir pequeños agujeros en el fósil, con el fin de obtener una comprensión más clara de sus capas. Luego pudieron extraer esas capas en incrementos minúsculos.

Cada capa retirada de esta manera equivalía aproximadamente a una cuarta parte del crecimiento ocurrido en un solo día en la vida de la almeja. Luego, los investigadores utilizaron esos datos para extender la tasa de crecimiento del fósil durante un período de nueve años. A partir de ahí, pudieron determinar con precisión la duración de un día en el momento en que el caparazón estaba en su mejor momento.

"Esto nos permite medir cómo cambió la composición del caparazón en períodos cortos de tiempo y conocer cambios muy rápidos en el entorno del caparazón", dijo de Winter a la revista Cosmos. Y a partir de esos hallazgos, continuó, "[podríamos] contar el número de días en un año, porque también podemos ver ciclos estacionales".

La mayoría de los modelos climáticos del pasado antiguo examinan los cambios que tuvieron lugar a lo largo de decenas de miles de años. Sin embargo, este molusco ha permitido a los investigadores profundizar en los cambios que se producen durante la vida de un organismo previamente vivo. De hecho, además de la duración de un día, el caparazón también ha podido revelar con precisión las condiciones climáticas de hace 70 millones de años.

Por ejemplo, el análisis de la almeja ha demostrado que las temperaturas de los océanos a finales del período Cretácico eran en realidad más cálidas que las estimaciones anteriores. Los inviernos eran tan calurosos que llegaban a los 86°C, mientras que los veranos alcanzaban un calor abrasador de 104°C. Según De Winter, esas temperaturas probablemente estaban alcanzando el máximo que los moluscos podían soportar.

El experto rudista Peter Skelton, que no participó en el estudio de De Winter, comentó los hallazgos del equipo a AGU. Dijo: "La alta fidelidad de este conjunto de datos ha permitido a los autores sacar dos inferencias particularmente interesantes que ayudan a mejorar nuestra comprensión tanto de la astrocronología del Cretácico como de la paleobiología rudista".

Básicamente, la investigación ha proporcionado la lectura más precisa hasta ahora de la duración de un día a finales del período Cretácico. Es más, también ha ayudado a llenar algunos de los vacíos relacionados con la rotación de la Luna y su influencia en la Tierra. Esto se debe a que, si bien la tasa de recesión del planeta lunar actualmente es de alrededor de 1,5 pulgadas por año, los expertos creen que es imposible que haya sido siempre asi.

Si la tasa de recesión nunca hubiera cambiado, significaría que la Luna esencialmente habría estado en la Tierra hace apenas 1.400 millones de años. Pero sabemos que el antiguo planeta es mucho más antiguo: probablemente chocó con nuestro planeta hace unos 4.500 millones de años. Esto sugiere, entonces, que la velocidad a la que la Luna se aleja ha cambiado con el tiempo.

Sorprendentemente, rastrear un lapso de nueve años de la vida de esta antigua almeja ha ayudado a los científicos a comprender mejor esos cambios. En declaraciones a la revista Cosmos, de Winter dijo: “La evolución de la distancia Tierra-Luna debe haber sido más compleja, pero no sabemos exactamente cómo. Este tipo de medición ayuda a los astrónomos a crear mejores modelos sobre cómo se comportó el sistema Tierra-Luna desde el momento de la formación del [último planeta]”.

Sin embargo, setenta millones de años es en realidad sólo una fracción de la historia de la Luna. Por lo tanto, no sorprende que en el futuro los autores del estudio esperen aplicar su nuevo método enfocado con láser a fósiles aún más antiguos. Y al hacerlo, esperan capturar instantáneas igualmente precisas de las diferentes duraciones de los días más atrás en el tiempo.

Sin embargo, el potencial científico de estos fósiles no termina con el estudio de la Luna. De hecho, también permiten a los investigadores analizar los cambios ambientales a diario. De Winter reconoció que es un proceso lento y añadió: “Piense en grandes tormentas o días muy calurosos. Es difícil encontrar fósiles tan bien conservados como el espécimen que utilizamos y [el trabajo] requiere mucho tiempo y esfuerzo”.

Sin embargo, la capacidad de interpretar los patrones climáticos con tanto detalle tiene "grandes implicaciones" para el estudio de los climas antiguos, según de Winter. Y, a su vez, puede ayudar a informar a los científicos sobre lo que está por venir. Y concluyó: “Nosotros, los científicos del clima, estamos muy interesados ​​en este tipo de reconstrucciones. Pueden enseñarnos cómo evolucionarán los patrones de tiempo y clima extremos en un futuro próximo”.