Un blog de ciencia para entender el funcionamiento del planeta y su relación con la historia de la humanidad
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Anthony Minguella nos mostró en su premiada película “El paciente inglés” la cueva de los nadadores, una cueva con pintura de origen paleolítico en medio del desierto del Sáhara en el que se ven figuras humanas nadando. ¿Cómo era eso posible? ¿Cómo podía haber dibujos de gente nadando en medio de un desierto? La respuesta es clara, porque no siempre fue un desierto. El Sáhara, hace diez mil años era un vergel, con vegetación exuberante y una gran diversidad de fauna, entre la que se encontraban elefantes, jirafas, leones... y tribus de humanos que nadaban en los lagos y pintaban en sus cuevas. Pero entonces, ¿por qué se seco? ¿qué paso con esa gente?. El lento pero imparable cambio de posición de La Tierra respecto del Sol fue el culpable de que el Sáhara se secara y de paso que naciera la civilización Egipcia. Pero vamos paso a paso, ¿qué es eso del cambio en la posición de La Tierra y el Sol? El primero que se dio cuenta que La Tierra y el Sol cambiaban su posición relativa más allá de las variaciones de invierno y verano fue Hipparcus de Grecia en el siglo II antes de Cristo. Todos tenían claro que el Sol y La Tierra cambiaban su posición y que por eso existían los inviernos y veranos, porque la radiación cambiaba en los hemisferios a lo largo del año. Aunque pensaban equivocadamente que era el Sol el que se movía alrededor de la Tierra, eso no le impidió a Hipparcus darse cuenta que había otro leve movimiento además del invierno-verano. El medía la posición de las estrellas y para ello necesitaba utilizar las mismas fechas año con año. Para eso lo mejor era utilizar los equinoccios de otoño y primavera (cuando la longitud del día es igual al de la noche). Así, comparando mediciones suyas con la de antecesores babilonios, se dio cuenta que la posición de dos estrellas que él seguía habían cambiado.
Tuvieron que pasar muchos siglos hasta que a alguien se le ocurrió que esos cambios podían producir variaciones en el clima del planeta. Fue en el siglo XIX cuando algunos geólogos, astrónomos y matemáticos como Herschel, Agassiz, Adhemar o Croll lo propusieron, pero fueron desechadas por el resto de la comunidad científica. A principios del siglo XX el matemático y astrónomo Serbio Milutin Milankovic decidió aplicar sus conocimientos matemáticos en la meteorología, una ciencia que por aquel entonces apenas usaba las matemáticas, para calcular la irradiación solar que llegaba a la superficie del planeta. En ese viaje de conocimiento se topó con el “misterio de la edad de hielo” que podía observarse en el registro geológico que había dejado el avance y retroceso de los glaciares de los Alpes.
Así que, volviendo al Sáhara, los cambios en la posición de La Tierra respecto del Sol produjeron una disminución de la irradiación solar de verano en el Hemisferio Norte. Esto cambió la circulación atmosférica y produjo que la zona donde se juntan los vientos alisios de ambos hemisferios, conocido como Zona de Convergencia Intertropical, se posicionase más al sur, lo que hizo disminuir las lluvias sobre el Sáhara. El Sáhara pasó de ser un vergel a un desierto en menos de 1000 años, entre los años 4000 y 3000 antes de cristo como se observan en los núcleos de sedimento del margen Atlántico (deMenocal y colaboradores 2000). de Menocal y colaboradores 2000. En la parte superior es la radiación recibida en el Sáhara según las variaciones orbitales. En B es una modelación del cambio de las lluvias de monzón en el Sáhara. En C vemos la respuesta de la vegetación. En D vemos el registro de terrígenos en una cuenca sedimentaria. A mayor cantidad de terrígenos, menos vegetación (el eje Y esta invertido). El eje X esta en años BP (antes del presente, considerando 1950 = año 0 BP) Las tribus se aferrarían a las regiones con agua. Muchos se quedarían cerca de unos lagos que poco a poco fueron menguando su tamaño hasta desaparecer y con ellos probablemente sus habitantes. Otros se acercaron al único gran río que desafía al mayor desierto cálido del planeta, el río Nilo, donde probablemente se encontraron con incipientes agricultores que utilizaban las plantas domesticadas provenientes de Oriente medio (el creciente fértil). La llegada de muchas tribus al río sólo se podía solucionar de dos maneras; o matándose los unos a los otros, o llegando a un acuerdo de convivencia. Debieron llegar a un acuerdo que terminó desarrollando una de las grandes civilizaciones de la historia de la humanidad, la egipcia, cuyos primeros monumentos funerarios (antes de las pirámides) se construyeron aproximadamente hacia el año 3500 antes de cristo, más o menos cuando el Sáhara se quedó seco. Actualmente, el Sáhara es una de las grandes fuentes de polvo atmosférico, con importantes consecuencias en los ecosistemas y el clima del planeta.
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Las pirámides más grandes de estas culturas son las de la ciudad de Teotihuacán, (piramides del Sol y de la Luna). Lo cierto es que no se está seguro qué pueblo fue el que lo construyó, siendo los principales candidatos totonacos, otomíes o nahualts, aunque algunos piensan que fue una ciudad multicultural lo que explicaría su “barrio” zapoteco. Teotihuacán se cree alcanzó los 125000 habitantes hacia el año 500 CE, y alrededor de 250 años después no quedaban más de 5000 habitantes. Se ha debatido mucho acerca de las causas del colapso de la cultura teotihuacana (y otras de Mesoamérica), y aunque como siempre digo en este blog no pudo haber una causa única, sino un conjunto de circunstancias, lo cierto es que las severas sequías que ocurrieron a lo largo de esos dos siglos y medio debieron jugar un papel importante. Vamos a ver cómo el dios de la lluvia Tlaloc nos lo dejó escrito en las columnas de la cueva de Juxtlahuaca.
Para estudios paleoclimáticos, lo mismo da que sea un estalagmita que una estalactita que una columna completa, así que para no complicarnos le llamamos espeleotema (ver en wikipedia). Pues bien Lachniet y colaboradores obtuvieron un espelotema de la cueva de Juxtlahuca, en el estado de Guerrero, le pusieron fechas mediante la técnica Uranio-Thorio (otro día explicaré los diferentes tipos de dataciones) y calcularon la relación de isótopos de oxígeno (sí, eso de los isótopos también lo explicaré). Vieron que la relación de isótopos de oxígeno es un buen proxy de precipitación en la región ya que estaba correlacionado con el registro de precipitación de más de 120 años de ciudad de México. Así, gracias a un espeleotema nos podemos hacer una idea de cómo fueron las lluvias en esa región durante los dos últimos milenios y relacionarlo con los cambios culturales. Los resultados mostraban que entre los años 700 y 800 CE hubo una de las peores sequías en intensidad y duración, de los últimos dos mil años. Sequía significa hambre, pobreza, significa no poder pagar deudas, guerra y significó también el despoblamiento de Teotihuacán. Restos de figuras que hacen referencia al dios de la lluvia (al que posteriormente los aztecas llamaron Tlaloc) se han encontrado rotas debido a impactos, como si alguien furioso por la falta de lluvia destrozase todas sus figuras, descreído de ese dios que no le trajo el agua (Manzanilla 2003). La población que no murió se dispersó a otras regiones. Cuando las condiciones volvieron a ser favorables, hacia el año 900, primero los Toltecas y luego los Mexicas tomaron el testigo de la dominación en Mesoamérica hasta que hombres a caballo, cargados con armas, gérmenes y acero, se lo arrebataron. Una pena que los que llegaron fueran soldados y busca fortunas en vez de eruditos que recopilaran el conocimiento de estas culturas, hoy nos sería más sencillo interpretar nuestros datos y los cambios que acaecieron en Mesoamérica antes de la llegada de los españoles.
En el siglo XVII el mundo estaba convulso, una “Crisis General” azotaba los diferentes continentes con guerras, hambrunas y cambios en el poder dominante. Entre otras cosas, el Imperio Otomano fue frenado a las puertas de Viena, se produjo el colapso de la dinastía Ming en China, hubo numerosas revueltas contra la corona española, etc. Algunos autores han querido relacionar estos eventos con el enfriamiento del clima durante La Pequeña Edad de Hielo e incluso de forma más concreta con la disminución de la actividad solar. Siendo honestos resulta difícil pensar que un cambio climático pudo provocar tantas calamidades y más difícil todavía sería poder demostrarlo. Lo que sí se ha demostrado recientemente es cómo la variación de la actividad solar en aquella época estuvo relacionada con la generación de tormentas tropicales en el Atlántico y con el hundimiento de barcos que transportaban las riquezas de América a la caja personal del rey Felipe IV de España. Y desde luego eso sí pudo influir en la historia de América, en la de Europa e incluso en la de los piratas. Pero primero, ¿a qué me refiero con cambios en la actividad solar? Ya en algunas culturas antiguas se observó que al Sol le salían manchas, como si de acné juvenil se tratara, que después de un tiempo desaparecían. Posteriormente, con la invención del telescopio en el siglo XVII se pudo comprobar que las manchas visibles a simple vista eran las más grandes, pero que de hecho el Sol presentaba muchas otras más pequeñas. La preocupación por esas manchas no fue a más en aquel momento porque coincidió un periodo de varias décadas durante el que no hubo manchas y que hoy le llamamos mínimo de Maunder (1645–1715). Más adelante se observó que la aparición de las manchas presenta un ciclo muy claro de 11 años de actividad, pero ningún ciclo de 11 años es exactamente igual a otro. Así, el registro de los últimos 400 años de manchas solares muestra que algunos periodos la actividad solar era muy intensa, con máximos de 200 manchas solares al año, mientras que en otros ciclos de once años los máximos apenas alcanzaban las 50 manchas. De hecho, durante el mínimo de Maunder, aunque hay más incertidumbre con la fiabilidad de los datos, parece que hubo ciclos sin ninguna mancha solar. Pero, ¿qué son esas manchas y qué efecto tienen sobre La Tierra?
Así, las auroras boreales o las tormentas electromagnéticas que amenazan el funcionamiento de nuestros satélites están relacionados con estos eventos. De hecho recientemente se ha desclasificado información de cómo una tormenta solar estuvo a punto de desencadenar una guerra nuclear durante la guerra fría. La tormenta dañó los satélites estadounidenses y éstos se pensaron que era parte de una ataque de la URSS, pero el el departamento de climatología espacial les informó a tiempo que fue debido a la actividad solar (Knipp y colaboradores 2016, visto aquí). Por suerte nuestro planeta tiene un poderoso escudo magnético que evita que muramos achicharrados cada vez que una de estas eyecciones solares sale del Sol. Sin embargo no evita totalmente que afecte a la temperatura del planeta y con ello a la circulación atmosférica y marina como bien muestra el siguiente vídeo de la NASA Algunos estudios han realizado reconstrucciones de la actividad solar para los últimos diez mil años en anillos de árboles, ya que este tipo de eyecciones al chocar con nuestra atmósfera produce Carbono 14 radiactivo que los árboles fijan en sus troncos al crecer. De acuerdo a la reconstrucción con C14, el mínimo de Maunder y el mínimo de Sporer (1800-1830) han sido dos de los mínimos más bajos de los últimos 10000 años y ambos periodos coinciden con un enfriamiento del planeta (Solanki 2004). Teniendo esto en mente, los investigadores se acercaron al Archivo de Indias de Sevilla, donde se encuentran los documentos con la información de la actividad naviera de la antigua España Americana (Trouet y colaboradores 2016. Ver también García-Herrera y colaboradores 2005). A partir de estos datos crearon un registro de barcos hundidos en el Caribe desde 1500 hasta 1800 y comprobaron cómo durante el mínimo de Maunder hubo muchos menos hundimientos. Para refutarlo, observaron en los anillos de árboles de Florida cómo en esas fechas estaban ausentes las típicas reducciones de su crecimiento que ocasionan las tormentas tropicales. ¿Y cómo pudieron los huracanes, o su ausencia, afectar a la historia? Veamos. A principios del siglo XVII el poder del imperio español estaba disminuyendo a pasos agigantados. Holanda, Francia e Inglaterra era las potencias emergentes que veían como España tenía en América un territorio lleno de riquezas que, debido a su enorme extensión, no era capaz de vigilar. Ellos también querían una parte de ese pastel y su tecnología naval estaba también superando la tecnología española. Los holandeses estaban deseando hacer el mayor daño posible a España después de 70 años de guerra, y parecía que las hostilidades lejos del continente europeo con su flota comercial estaban funcionando bastante bien. En cambio a España le salieron nuevos frentes que defender y un levantamiento en la misma Península Ibérica vino a complicar más su situación. Los holandeses vieron la oportunidad y quisieron rematar la jugada golpeando a los españoles en su más preciosa posesión del Caribe, Cuba. Una flota de casi 40 barcos se dirigía dispuesta a atacar la Habana en septiembre de 1940, pero el día 11 un huracán golpeó la isla y sólo tres barcos holandeses sobrevivieron y la mayoría de los hombres murieron ahogados. Pocos años después los españoles perdieron la guerra con Holanda pero gracias, en parte, a ese huracán conservaron su poderío naval en el Caribe hasta la mitad del siglo XVIII cuando se liberalizaron los acuerdos comerciales. Durante el máximo solar de 1639 se contaron 79 manchas solares. Si el Mínimo de Mauder hubiera empezado diez años antes, tal vez el declive de España en el mundo habría empezado mucho antes y en Cuba hoy hablarían holandés. Algo que me llama la atención es que la edad de oro de la piratería, entre los años 1660–1726, coincidió en gran medida con el Mínimo de Maunder (1645-1715). Las hostilidades entre ingleses, holandeses, españoles y franceses desde luego ayudaron a pasar desapercibido a esas embarcaciones menores que manejaban piratas, bucaneros y corsarios.
Actualmente se piensa que estamos entrando en un nuevo mínimo solar, pero hay que tener cuidado de sacar conclusiones precipitadas, porque las condiciones globales, de temperatura y composición atmosférica, son muy diferentes de las que había en aquellos tiempos y el flujo de calor puede funcionar diferente. El cambio antropogénico nos está metiendo en una área desconocida en la que es difícil de predecir.
No vamos a hablar aquí de las depravadas aficiones de Michael Jackson que están dándose a conocer siete años después de su muerte, aunque desde mucho antes se sospecharan. Vamos a hablar del fenómeno de El Niño que, entre otras cosas, provocó una de las más sonadas colaboraciones musicales de todos los tiempos, la cual lideró Michael Jackson. Seguro que muchos se acuerdan de aquella canción de los años 80s “We are the world” que juntaron a un lado de Michael Jackson no sólo músicos como Stevie Wonder, Tina Turner, Bruce Springsteen, Ray Charles o Bob Dylan entre otros, sino que también colaboraron actores y otros artistas como Dan Aykroyd o Bette Midler. Pues bien, todo está relacionado con uno de los eventos de El Niño más fuertes de la historia. El fenómeno de El Niño es una de las caras del acoplamiento entre el océano y la atmósfera en la región tropical del Pacífico, siendo la otra cara de la moneda lo que se conoce como La Niña. A ese acoplamiento los científicos lo llamamos El Niño Oscilación del Sur (ENSO, en su siglas en inglés). Le llamamos Oscilación porque al igual que un péndulo oscila entre dos extremos, El Niño y La Niña, aunque la mayor parte del tiempo está entre los dos, llamémoslo condiciones neutras. El problema es que estás oscilaciones no son tan regulares como los de un péndulo de reloj y por eso no es fácil de predecir. La oscilación del ENSO varía entre 2 y 8 años y es la principal causa a nivel mundial de las variaciones entre años en el clima. En el gif muestro cómo se desarrollan dichos fenómenos. En una situación neutra, los vientos alisios empujan el agua superficial del Pacífico Tropical hacia el oeste, y la circulación atmosférica asociada (circulación de Walker para los avanzados) produce lluvias en el Pacífico Occidental (por ejemplo Indonesia) y condiciones secas en el Pacífico Oriental (por ejemplo Ecuador). Las condiciones La Niña serían similares pero con unos vientos alisios más intensos, lo que produce lluvias muy intensas en Indonesia y sequías extremas en Ecuador. El Niño empieza a desarrollarse cuando esos vientos se relajan. En ese momento, todo el agua cálida que está apilada en el Oeste del Pacífico empieza a moverse como una enorme marea (onda de Kelvin) hacia el continente americano, y con ella las nubes de convección que producen las lluvias. Esto produce lluvias intensas en Ecuador y sequía e incendios en Indonesia. La onda de Kelvin puede llevar mucha fuerza, tanto que se esparce por todo el continente atrapada en la costa, desde Chile hasta Canadá, lo que suele producir el colapso de las pesquerías, ya que el agua cálida evita la llegada de nutrientes a la superficie. Por lo tanto, los eventos de El Niño y la Niña producen cambios en el océano y en la atmósfera a nivel global y uno de los sitios que suele verse afectado cuando El Niño asoma es Etiopía, en el este de África. En el año 83-84 se produjo en el Pacífico un evento de El Niño que fue el más fuerte desde que existían registros, aunque fue superado posteriormente en el 97-98. Aquel evento contribuyó a nivel científico a entender bien los efectos del El Niño y a consolidar las ideas que Bjerkness había lanzado en los años 60s, pero también trajo una de las peores sequías de la historia de Etiopía. La sequía fue utilizada como un arma por el presidente de Etiopía, Mengistu Haile Mariam, para derrotar a las tribus que se le oponían, matándolas literalmente de hambre (interesante revisión de los hechos AQUÍ). El resultado fue una de las más tristemente famosas hambrunas de África. En aquellos años, imágenes de niños desnutridos, con la panza hinchada y la mirada perdida, poblaron los telediarios y sensibilizaron a la sociedad. Aunque la ayuda humanitaria se puso en marcha, siempre parecía insuficiente. Los músicos británicos hicieron un primer aporte con la canción “Do They Know It's Christmas?” compuesta por Bob Geldof y Midge Ure, el cual tuvo bastante éxito ya que vendieron más de tres millones de copias del disco de Band Aid, que así se llamó la banda ocasional que formaron algunos de los músicos más renombrados del Reino Unido. Pero lo cierto es que ese éxito palideció cuando llegó la versión estadounidense. Fue Harry Belafonte quien empezó a buscar una colaboración entre artistas, con el nombre de USA for Africa, para la recaudación de fondos destinados a la población de Etiopía. En un principio convenció a Lionel Richie, Kenny Rogers y Stevie Wonder para componer la canción. Finalmente también contactaron con Michael Jackson que no sólo estuvo encantado de colaborar, sino que quiso también componer. Michael Jakson acababa de vender más de 50 millones de copias del álbum Thriller, el que todavía es el más vendido en la historia, y todos querían estar a su lado en esta empresa. Con los problemas de agenda de algunos de ellos, la composición final de “We are the world” fue de Richie y Jackson la cual terminaron un día antes de la grabación. Quincy Jones, el productor, convocó a las grandes estrellas de la música a un estudio de Holliwood con una petición; “dejen sus egos en la puerta”. El resto es historia de la música, una canción que vendió más de 10 millones de copias y que todavía resuena en el imaginario de muchos. Hoy en día Etiopía sigue teniendo muchos problemas debido a las sequías, en parte debido a El Niño del 2015-2016. El fenómeno de El Niño se conoce desde hace siglos en realidad. Los pescadores peruanos, en la época de la colonización española, fueron los que le dieron el nombre, El Niño, en referencia al calentamiento del agua y la ausencia de peces en las fechas del nacimiento de “el niño dios”. Sus efectos se han padecido a nivel global también desde hace siglos. Se cree que algunas de las mayores crisis del imperio Inca están relacionados con este fenómeno, con la probable declive de la cultura Moche entre otras (Fagan, 1999). También se ha relacionado un evento extremo de El Niño con la escasa cosecha en Europa de 1789, que desembocó en la revolución francesa (Grove, 1998). Hoy sigue provocando enormes dificultades a algunos países, no sólo en las pesquerías y cultivos sino también debido a que se incrementa la afección de enfermedades epidémicas como la malaria o el dengue en lugares donde se producen inundaciones. Cuanto más sabemos de El Niño, más nos damos cuenta lo poco que sabemos, ya que en realidad no hay un sólo Niño, sino que hay muchos tipos con diferentes efectos (Capotondi y colaboradores, 2015), lo que dificulta la capacidad de predicción. Habrá que seguir investigando. Desde que comenzó el siglo XXI las escasas precipitaciones que se están produciendo en el oeste norteamericano están provocando una situación de sequía que amenaza los campos de cultivo e incluso el acceso de agua potable. Una situación similar en la historia sólo se había vivido durante el periodo del cuenco de polvo (dust bowl). Su nombre se debe a que la gran planicie de Estados Unidos de América se convirtió en un gran cuenco de polvo en los años 30s y produjo una de las más famosas migraciones de campesinos hacia California, arruinados por ese viento que un día empezó y terminó secando todo, como bien explica John Steinbeck en su afamado libro de “Las uvas de la ira” (The grapes of wrath). Lo preocupante es que en la época medieval hubo algunas sequías que se prolongaron por décadas y harían palidecer a la sequía del cuenco de polvo. ¿Pero cómo se sabe que en la época medieval hubo grandes sequías si no hay ningún escrito sobre ello? Por los árboles. Como expliqué en la introducción de los paleoregistros, el ancho de los anillos de los árboles se utiliza, entre otros, como proxy de la precipitación, o las condiciones de humedad/sequía de una región. El índice más utilizado es el índice de de Severidad de la Sequía de Palmer (Palmer drought severity index) abreviado como PDSI que se basa en datos de estaciones meteorológicas, tales como precipitación o humedad del suelo. Los dendroclimatólogos, es decir los que estudian el clima a partir de los anillos de los árboles, lo que hicieron fue buscar árboles que estuviesen cercanos a esas estaciones meteorológicas y hacer una correlación entre el ancho de los anillos y los datos recolectados en las estaciones por años. Tras esa validación ya pudieron reconstruir la sequía hasta el momento de nacer del árbol. Ahora imagínese que recoge datos de más de 600 árboles del Oeste Norteamericano que se prolongan por más de un milenio y los incorpora a una rejilla espacial para tener el área que quedó afectada por una sequía. Pues bien eso es lo que hicieron Cook y colaboradores y confirmaron lo que datos sueltos de cronologías dispersas ya apuntaban; durante la Anomalía Climática Medieval hubo sequías en el oeste norteamericano que se prolongaron por décadas. Nacieron los términos “sequías épicas” y “megasequías” que vienen preocupando desde entonces a los encargados de la gestión de los recursos hídricos. Mucho se ha especulado sobre las causas de las cuatro sequías épicas medievales que azotaron el oeste norteamericano y que, según algunos estudios, estaría relacionado con la desaparición del pueblo Anasazi y otras culturas indígenas. En próximas entradas hablaré de esas causas y de los estudios que he realizado yo mismo al respecto. Algunos árboles pueden vivir durante miles de años y de hecho los más viejos del mundo están en la Sierra Nevada de California llegando a superar los 5000 años. El oeste de Norteamérica es afortunado en ese sentido, pero en otras regiones los árboles no llegan a ser tan viejos. En estos casos se aprovechan las columnas y vigas de antiguos edificios como ermitas medievales, santuarios japoneses, templos vikingos o sitios arqueológicos para prolongar la longitud de la base de datos. En el siguiente gif se ve claramente cómo reconstruyen el bandeado de los árboles para una región y cómo la dendrocronología aprovecha esa información para datar restos arqueológicos, en este caso los restos de un barco vikingo [vídeo original]. Los anillos de los árboles crecen dependiendo de muchas variables, humedad, características del suelo, presencia de nieve, temperatura, etc, por lo que no hay una regla común para todos las especies de árboles ni para diferentes regiones. No sólo el bandeado de los troncos es importante, también la densidad de la madera, los átomos que han quedado atrapados en la madera, y sobretodo su composición subatómica, nos da información relevante. Gracias a todas estas variables, cuando juntas los más de 4000 sitios con análisis de anillos de árboles, considerando las particularidades de cada especie y región, puedes hacerte una buena idea de las condiciones globales del planeta, incluyendo temperatura del océano, de la atmósfera, de la circulación atmosférica, etc. Por cierto, no se vayan a pensar que hay que talar los árboles para obtener su bandeado característico. Les dejo con un vídeo que muestra cómo se utiliza un barreno para árboles. |
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