Glaciación

Una glaciación, edad de hielo o periodo glacial es un periodo de larga duración en el cual baja la temperatura global del clima de la Tierra, dando como resultado una expansión del hielo continental desde los casquetes polares y los glaciares. De acuerdo a la definición dada por la Glaciología, el término glaciación suele usarse para referirse a un periodo con casquetes glaciales tanto al hemisferio norte como el sur; según esta definición, todavía nos encontramos en una glaciación (porque todavía hay casquetes polares en Groenlandia^[1] y la Antártida). Más coloquialmente, cuando se habla de los últimos millones de años, se utiliza «glaciación» para referirse a periodos más fríos con extensos casquetes glaciales en Norteamérica y Eurasia: según esta definición, la glaciación más reciente acabó hace 10.000 años. Este artículo usará el término glaciación en el primer sentido, el glaciológico; el término glaciales por los periodos más fríos de las glaciaciones; e interglaciares para los periodos más cálidos.


Historia
Louis Agassiz, naturalista que difundió la teoría glacial en sus inicios.



La idea que en el pasado los glaciares fueron más extensos era saber popular en algunas regiones alpinas de Europa: Imbrie y Imbrie (1979) recogen el testimonio de un leñador que explicó a Jean de Charpentier la antigua extensión del glaciar suizo del Grimselpass.^[2] La teoría no fue postulada por una única persona.^[3] En 1821, un ingeniero suizo, Ignaz Venetz, presentó un artículo en el que sugería la presencia de rasgos de paisaje glaciar a distancias considerables de los glaciares existentes en los Alpes; esto era indicativo de que los glaciares fueron mayores en el pasado y que ocuparon posiciones valle abajo.^[4] Entre 1825 y 1833, Charpentier reunió pruebas para apoyar esta idea. Eln 1836, Charpentier y Venetz^[5] convencieron a Louis Agassiz de su teoría, y Agassiz la publicó en su libro Étude sur las glaciers ("Estudio sobre los glaciares").^[6] Según Macdougall, Charpentier y Venetz rechazaron las ideas de Agassiz, quien había ampliado el trabajo de éstos, afirmando que la mayoría de los continentes habían estado cubiertos de hielo en tiempos remotos.
Agassiz presentó como prueba de la teoría glaciar un ejemplo clásico del uniformitarismo. Es decir, puesto que las estructuras observadas no podían ser explicadas de un modo ajeno a la actividad glaciar, los investigadores reconstruyeron la extensión de los glaciares en el pasado, ahora desaparecidos, en función de la presencia de características propias de zonas sometidas a la acción de los glaciares fuera de la situación actual de éstos.^[7]
En la época de Agassiz, lo que se estudiaba eran los periodos glaciales de los últimos centenares de miles de años, durante la glaciación actual. Todavía no se sospechaba la existencia de antiguas edades glaciales. No obstante, a principios del siglo XX se estableció que la orografía terrestre mostraba características sólo explicables por la sucesión de varios eventos glaciales; de hecho, se dividió el periodo glacial cuaternario para Europa y Norteamérica en cuatro elementos, basados fundamentalmente en los depósitos glaciales (en orden de aparición, Nebrasquiense, Kansaniense, Illinoiense y Wisconsiense). Estas divisiones tradicionales fueron sustituidas a finales de siglo cuando los sondeos de sedimentos del fondo marino revelaron ser un registro mucho más completo sobre el clima del periodo glacial cuaternario.^[


Efectos de las glaciaciones
Hay tres tipos principales de efectos de las glaciaciones que han sido empleadas como pruebas de su pasada existencia: geológicas, químicas y paleontológicas.

• Geología. Las pruebas geológicas se encuentran en varias formas, como las rocas erosionadas (ya por arranque, en fases iniciales, ya por abrasión y generación de estrías glaciares, ya por pulverización y formación de harina de roca), valles glaciares, aristas glaciares y horns, rocas aborregadas, morrenas glaciares, drumlins, depósito de tills o bloques erráticos, factura de llanuras aluviales y trenes de valle.^{[8] [7]} Es decir, las condiciones del clima propio de una época glacial provocan la aparición de las fisonomías antes descritas en la orografía. Las glaciaciones sucesivas tienden a distorsionar y eliminar las pruebas geológicas, haciendo que sean difíciles de interpretar.
  
• Química. Las pruebas químicas consisten principalmente en variaciones en la proporción de isótopos en rocas sedimentarias, núcleos sedimentarios oceánicos y, para los periodos glaciales más recientes, núcleos de hielo (comúnmente situados en las llamadas nieves perpetuas). Puesto que el agua con isótopos más pesados tiene una temperatura de evaporación más alta, su cantidad se reduce cuando las condiciones son más frías; esto permitió la elaboración de un registro térmico. Aun así, estas pruebas pueden estar adulteradas por otros factores que cambian la proporción de isótopos. Por ejemplo, una extinción en masa incrementa la proporción de isótopos ligeros en los sedimentos y en el hielo porque los procesos biológicos tienden a preferir estos últimos;^[9] por lo tanto, una reducción en los procesos biológicos libera más isótopos ligeros, que pueden depositarse a los sedimentos.
  
• Paleontología. Las pruebas paleontológicas se basan en los cambios en la distribución geográfica de los fósiles; durante un periodo de glaciación, los organismos adaptados al frío migran hacia latitudes más bajas, y los organismos que prefieren un clima más cálido se extinguen o viven en zonas más ecuatoriales. Esto da lugar a la aparición de refugios glaciales y movimientos biogeográficos de retorno.^[10] También es difícil interpretar estos indicios puesto que precisan de: secuencias de sedimentos que representen un largo periodo de tiempo, diferentes latitudes y que se puedan correlacionar fácilmente; organismos primitivos presentes durante amplios periodos con caracteres lo suficientemente homogéneos como para poder atribuirlos a un mismo taxón, y de los cuales se conozca el clima ideal (es decir, que puedan emplearse como marcadores); y descubrimientos de fósiles adecuados, cosa que depende mucho el azar.
  

Pese a las dificultades, los análisis de núcleos de hielo y de sedimentos oceánicos muestran claramente la alternancia de periodos glaciales e interglaciares durante los últimos millones de años. También confirman la relación entre las glaciaciones y fenómenos de la corteza continental como por ejemplo las morrenas glaciales, los drumlins y los bloques erráticos. Por esto se suelen aceptar los fenómenos de la corteza continental como prueba válida de edades glaciales anteriores, cuando se encuentran en capas creadas mucho antes que el abanico de tiempo que permiten estudiar los núcleos de hielo y los sedimentos marinos.



Cronología
Mapa de la edad de hielo del norte de Europa central. En rojo: límite máximo de la glaciación Weichseliana; en amarillo: máximo de la glaciación de Saala; en azul: glaciación máxima de la edad de hielo de Elster.



Ha habido al menos cuatro grandes edades glaciales en el pasado. Aparte de estos periodos, parece que la Tierra siempre ha estado libre de hielo incluso en sus latitudes más altas.
La glaciación hipotética más antigua, la Glaciación Huroniana, tuvo lugar entre hace 2.700 y 2.300 millones de años, a principios del eón Proterozoico.
La glaciación bien documentada más antigua, y probablemente la más severa de los últimos mil millones de años, tuvo lugar entre hace 850 y 630 millones de años (período Criogénico), y podría haber producido una Tierra Bola de Nieve (es decir, un periodo en el cual el globo entero quedó cubierto de hielo). Acabó muy rápidamente a medida que el vapor de agua volvía a la atmósfera terrestre y se incrementaba el efecto invernadero provocado por la acumulación de dióxido de carbono emitido por los volcanes, ya que los mares gélidos no tenían capacidad de absorción del citado gas. Se ha sugerido que el final de esta glaciación desencadenó la explosión cámbrica, aun cuando esta teoría es reciente y controvertida.^[11]
Los registros sedimentarios muestran las secuencias alternantes de periodos glaciales e interglaciares en los últimos millones de años.



Una glaciación menor, la andeana-sahariana, sucedida hace entre 460 y 430 millones de años, durante el Ordovícico superior y el Silúrico, tuvo intervalos con extensos casquetes polares entre hace 350 y 260 millones de años, durante el Carbonífero y Cisuraliano, relacionados con la glaciación de Karoo.
La glaciación actual empezó hace cuarenta millones de años con la expansión de una capa de hielo en la Antártida. Se intensificó a finales del Plioceno, hace tres millones de años, con la extensión de capas de hielo en el hemisferio norte, y continuó durante el Pleistoceno. Desde entonces, el mundo ha pasado ciclos de glaciación con el adelanto y retroceso de las capas de hielo durante miles de años. El periodo glacial más reciente en sentido amplio acabó hace unos diez mil años, por lo que nos situamos en un periodo interglacial de esta glaciación^{[12] [13]} ; dependiendo del autor, se dice que estamos en un postglacial.^[14]
Las edades glaciales también se pueden subdividir según el ámbito geográfico y el tiempo; por ejemplo, los nombres Riss (hace 180.000 - 130.000 años) y Würm (hace 70.000 - 10.000 años) se refieren específicamente a glaciaciones de la región alpina. Cabe destacar que la extensión máxima del hielo no se mantiene durante todo el periodo. Desafortunadamente, la acción erosiva de cada glaciación tiende a eliminar la mayoría de las pruebas de capas de hielo anteriores casi completamente, excepto en regiones en que la capa más reciente no llega a la expansión máxima. Es posible que no se conozcan periodos glaciales más antiguos, especialmente del Precámbrico, debido a la escasez de rocas situadas a latitudes altas durante los periodos más antiguos.

Sucesiones glaciales
En la siguiente tabla se lista la sucesión de épocas glaciales e interglaciares:
ClimaDenominaciónAntigüedadÉpoca

Postglacial	Actual	8.000	Holoceno
Glacial	Glaciación de Würm o Wisconsin	80.000	Pleistoceno
Interglaciar	Riss-Würm	140.000
Glacial	Glaciación de Riss o Illinois	200.000
Interglaciar	Mindel-Riss	390.000
Glacial	Glaciación de Mindel o Kansas	580.000
Interglaciar	Günz-Mindel	750.000
Glacial	Glaciación de Günz o Nebraska	1,1 m.a.
Interglaciar	Donau-Günz	1,4 m.a.
Glacial	Donau	1,8 m.a
Interglaciar	Biber-Donau	2 m.a.
Glacial	Biber	2,5 m.a.
Glacial	Oligoceno	37 m.a.	Cenozoico
Interglaciar	Eoceno superior	40 m.a.
Glacial	Paleógeno	80 m.a.
Interglaciar	Cretácico	144 m.a.	Mesozoico
Glacial	Permocarbonífero	295 m.a.	Paleozoico
Glacial	Carbonífero inferior	350 m.a.
Glacial	Ordovícico	440 m.a.
Glacial	Precámbrico	700 m.a.	Precámbrico
Glacial	Primera glaciación	2.000 m.a	Proterozoico

Glaciales e interglaciares
El patrón de los cambios en la temperatura y el volumen de hielo relacionados con los glaciales e interglaciares recientes.



Dentro de las edades glaciales (o al menos dentro de la última), hay periodos más templados y más severos. Los más fríos se denominan "periodos glaciales", y los más cálidos, "interglaciares".
Los glaciales se caracterizan por climas más fríos y secos en gran parte de la tierra, así como por grandes masas de hielo que se extienden desde los polos por tierra y mar. Los glaciares de las montañas llegan a altitudes más bajas a causa de una cota de nieve menor. El nivel del mar baja debido al agua atrapada al hielo. Hay pruebas que las glaciaciones distorsionan los patrones de circulación oceánica. Como que la Tierra tiene grandes zonas heladas en el Ártico y la Antártida, nos encontramos en un mínimo glacial. Estos periodos se denominan "interglaciares". El interglaciar actual recibe el nombre de Holoceno.^{[15] [13]}
Se atribuía a los periodos glaciales una duración de unos doce mil años, pero las conclusiones derivadas del estudio de núcleos de hielo parecen contradecirlo. Por ejemplo, un artículo en Nature sugiere que el interglaciar actual puede ser parecido a un interglaciar anterior que poseyó una duración de 28.000 años.^[16]
Los cambios debidos a la variación orbital de la Tierra sugieren que la próxima glaciación empezará de aquí a cincuenta mil años, pese al calentamiento global provocado por el ser humano.^[17] Aun así, los cambios provocados por los gases de efecto invernadero deberán compensar la variación orbital si se continúan usando combustibles fósiles.^[18]


Regulación
Cada periodo glacial está sujeto a una retroalimentación positiva que lo hace más severo y una retroalimentación negativa que mitiga los efectos y que acaba por restablecer el equilibrio.
[editar] Procesos que acrecientan la glaciación


El hielo y la nieve aumentan el albedo, es decir, hacen que se refleje más luz solar y se absorba menos. Por lo tanto, cuando baja la temperatura del aire, se extienden las capas de hielo y nieve, y esto continúa hasta que se logra un equilibrio. La reducción de los bosques que provoca la expansión del hielo también incrementa el albedo.^[19]
Otra teoría sugiere que un océano Ártico sin hielo provocaría más precipitaciones en forma de nieve en latitudes altas. Cuando el océano Ártico está cubierto de hielo a baja temperatura, hay poca evaporación o sublimación, y esto hace que las regiones polares sean bastante secas en cuanto a las precipitaciones, más o menos como los desiertos. Estas escasas precipitaciones permiten que la nieve se evapore durante el verano. Cuando no hay hielo, el océano absorbe energía solar durante los largos días estivales, y se evapora más agua. Con más precipitaciones, una parte de la nieve no se evapora durante el verano, si bien el hielo glacial se forma a latitudes inferiores, reduciendo las temperaturas por la vía del aumento del albedo (las predicciones actuales indican que el calentamiento global eliminará el hielo del océano Ártico de aquí a cincuenta años). El agua fresca adicional que llega al norte del océano Atlántico durante un ciclo más cálido también puede reducir la circulación termohalina.^[20] Tal reducción (mitigando los efectos del corriente del Golfo) también enfriaría el norte de Europa, cosa que causaría más nieve. También se ha sugerido que, durante una larga glaciación, los glaciares pueden atravesar el Golfo de San Lorenzo, llegando hasta el norte del Atlántico y bloqueando la corriente del golfo.
Procesos que la mitigan


Las capas glaciales que se forman durante las glaciaciones erosionan la tierra que tienen debajo. Tras un tiempo, esto produce un hundimiento isostático de la corteza por debajo del nivel del mar, reduciendo el espacio en que se pueden formar capas de hielo. Esto mitiga la retroalimentación del albedo, igual que la reducción del nivel del mar que acompaña la formación de las capas de hielo.
Otro factor es que la aridez provocada por el máximo glacial reduce las precipitaciones, haciendo más difícil que se mantenga la glaciación. El retroceso glacial provocado por este o cualquier otro proceso puede ser amplificado por procesos similares.


Causas de las glaciaciones
Cualquier teoría científica que pretenda explicar las causas de las glaciaciones debe encarar dos cuestiones fundamentales. ¿Qué causa el comienzo de las condiciones glaciares? y ¿qué causó la alternancia de etapas glaciales e interglaciares que han sido documentadas para el Pleistoceno?^[7] Las causas de las edades glaciales todavía son un tema controvertido. Hay consenso en que varios factores son importantes: la composición de la atmósfera; los cambios en el órbita de la Tierra alrededor del Sol (llamados ciclos de Milankovitch; y posiblemente la órbita del Sol alrededor del centro de la galaxia); la dinámica de las placas tectónicas y su efecto sobre la situación relativa y la cantidad de corteza oceánica y terrestre a la superficie de la Tierra; variaciones en la actividad solar; la dinámica orbital del sistema Tierra-Luna; y el impacto de meteoritos de grandes dimensiones o las erupciones volcánicas.
Algunos de estos factores tienen una relación de causa-efecto. Por ejemplo, los cambios en la composición de la atmósfera de la Tierra (especialmente la concentración de gases de efecto invernadero) pueden alterar el clima, mientras que el cambio climático puede cambiar la composición de la atmósfera.
William Ruddiman, Maureen Raymo y otras han sugerido que las mesetas del Tíbet y Colorado son inmensos sumideros de CO₂, con una capacidad de eliminar suficiente dióxido de carbono de la atmósfera como por ser un factor significativo de la tendencia de enfriamiento de los últimos cuarenta millones de años. También argumentan que aproximadamente la mitad de su elevación (y el crecimiento de su capacidad de eliminar CO₂) tuvo lugar a lo largo de los últimos diez millones de años.^{[21] [22]}
[editar] Cambios en la atmósfera terrestre


El cambio más importante es en la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Hay indicios que el nivel de gases de efecto invernadero de los casquetes glaciales, pero es difícil establecer relaciones de causalidad. El nivel de gases de efecto invernadero también podría haber sido alterado por otros factores propuestos como causa de las edades glaciales, como por ejemplo el movimiento de los continentes o el vulcanismo.
La teoría de la "Tierra Bola de Nieve" afirma que la severa glaciación de finales del Proterozoico^[10] llegó a su fin a causa de un aumento del nivel de CO₂ de la atmósfera, y algunos de los que apoyan a la teoría argumentan que la Tierra Bola de Nieve fue causada por una reducción del CO₂ en ella. Esta hipótesis prevé la repetición de este evento.
William Ruddiman^{[21] [22]} ha propuesto la hipótesis del Antropoceno antiguo (nombre dado por algunos al periodo más reciente de la historia de la Tierra), según la cual los humanos empezaron a tener un impacto global significativo en el clima y los ecosistemas de la Tierra no ya en el siglo XVIII con la Revolución Industrial, sino ya hace ocho mil años, debido a las intensas actividades agrícolas de los humanos antiguos. Ruddiman afirma que los gases de efecto invernadero generados por la agricultura impidieron el comienzo de una nueva glaciación.
[editar] Posición de los continentes


El registro geológico parece indicar que las edades glaciales empiezan cuando los continentes se encuentran en una posición que bloquea o reduce el flujo de agua cálida del ecuador a los polos, permitiendo la formación de casquetes glaciales. Las capas de hielo aumentan el albedo de la Tierra, reduciendo la absorción de radiación solar. Esta reducción de la absorción de radiación enfría la atmósfera; este enfriamiento hace crecer los casquetes de hielo, aumentando el albedo todavía más. Este ciclo continúa hasta que la reducción en la erosión causa un aumento del efecto invernadero.
Se conocen tres configuraciones de la posición de los continentes que bloqueen o reduzcan el flujo de agua cálida del ecuador a los polos:

• cuando un continente se encuentra en un polo, como la Antártida actualmente;
  
• cuando un mar polar se encuentra casi totalmente rodeado de masas de tierra, como el océano Ártico;
  
• cuando un supercontinente cubre la mayoría del ecuador, como Rodinia durante el período Criogénico.
  

Puesto que la Tierra tiene actualmente un continente en su polo sur y un océano en el polo norte, los geólogos infieren que la Tierra continuará sufriendo periodos glaciales en el futuro (geológicamente) próximo.
Algunos científicos opinan que el Himalaya es un factor clave en la glaciación actual, pues estas montañas incrementan las precipitaciones totales de la Tierra, y por lo tanto el ritmo al cual el CO₂ es eliminado de la atmósfera, reduciendo el efecto invernadero. La formación del Himalaya empezó hace unos setenta millones de años, cuando la placa india colisionó con la placa eurasiática (todavía continúa elevándose unos cinco milímetros por año porque la placa india se mueve a un ritmo de 67 mm por año). La historia del Himalaya encaja generalmente con la reducción a largo término de la temperatura mediana global desde mediados del Eoceno, hace cuarenta millones de años.
Otros aspectos importantes que contribuyeron a la configuración climática de periodos anteriores son las corrientes oceánicas, que varían según la posición de los continentes y otros factores. Tienen la capacidad de enfriar (por ejemplo, contribuyendo a la creación del hielo de la Antártida) y de calentar (otorgando a las islas Británicas un clima templado en lugar de boreal) el clima global. El cierre del istmo de Panamá hace aproximadamente tres millones de años podría haber dado pie al periodo actual de fuerte glaciación en Norteamérica, poniendo fin al intercambio de agua entre las regiones tropicales de la Atlántico y el Pacífico.^{[23] [24]}

Ciclos astronómicos de Milankovitch



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