Arxiu d'etiquetes: fòsfor

Biologia i vida extraterrestre

Freqüentment apareixen noves notícies sobre planetes de recent descobriment que podrien albergar vida extraterrestre. L’avenç científic no para de llançar nova informació sobre Mart, altres móns amb aigua i éssers vius extremadament resistents, com els tardígrads. ¿Però podria existir la vida fora de la Terra? Què és la vida? Què es necessita perquè es mantingui? D’això se n’encarrega l’astrobiologia. Coneix-la!

ASTROBIOLOGIA I EXOBIOLOGIA

L’astrobiologia és un conjunt de diferents disciplines científiques que estudia l’existència de la vida a l’univers. Combina coneixements de biologia, física, química, astronomia, ecologia, geografia, geologia, ciència planetària i biologia molecular. Dins de l’astrobiologia, l’exobiologia estudia científicament les possibilitats de vida fora del nostre planeta. Cal no confondre-la amb la ufologia, una pseudociència. L’astrobiologia intenta respondre a preguntes tan apassionants com:
– ¿Què és la vida?
– Com va aparèixer la vida a la Terra?
– Com evoluciona, es desenvolupa la vida i quina és la seva adaptabilitat?
– Quin és el futur de la vida a la Terra i altres llocs?
– Existeix vida en altres móns?

No, ni això és un marcià ni es astrobiologia. Font

QUÈ ÉS LA VIDA?

Encara que sembli una pregunta banal, la vida no és fàcil de definir. Aparentment podem reconèixer si els éssers són vius o no si realitzen certes funcions i posseeixen certes característiques:

  • Nutrició: obtenen energia de l’exterior per mantenir el seu medi intern constant (homeòstasi).
  • Reproducció: poden crear còpies de si mateixos
  • Relació: es relacionen amb el medi i altres éssers vius
  • Organització: els éssers vius estan formats per una o més cèl·lules.
  • Variació: la variabilitat entre individus permet a les espècies evolucionar.

Els problemes comencen quan trobem éssers que no compleixen totes les característiques. L’exemple més clàssic serien els virus: són incapaços de reproduir-se per si mateixos i no tenen estructura cel·lular. Un altre exemple serien els eritròcits (glòbuls vermells) de mamífers, cèl·lules sense material genètic ni mitocondris.

Microfotografia amb microscopi electrònic del virus de l’Èbola (Foto pública de la CDC)

QUÈ ES NECESSITA PER QUE EXISTEIXI VIDA?

Només coneixem un tipus de vida: el terrestre. És per això que els astrobiòlegs necessiten prendre-ho com a referència per saber què buscar en altres llocs. Podrien existir altres formes de vida diferents a les terrestres? Potser, però seria gairebé impossible reconèixer-les. Si no saps què busques, pot ser que ho trobis però no te n’adonis.

Es considera que perquè aparegui i es desenvolupi la vida es necessita:

  • Un líquid on tinguin lloc reaccions químiques: a la Terra, és l’aigua.
  • Un element amb facilitat per formar compostos estables: a la Terra, és el carboni.
  • Una font d’energia: a la Terra, és el Sol.

Partint d’aquesta base, es busquen planetes o satèl·lits amb aquestes característiques, tot i que no es descarten altres possibilitats com metà líquid (és el cas de Tità, satèl·lit de Saturn), età, àcid sulfúric, amoníac o àcid acètic com a solvent, o formes de vida basades en altres elements com el silici, una constant en relats de ciència-ficció.

Representació artística dels llacs de metà de Tità. Crèdit: Steven Hobbs

QUÈ ES NECESSITA PERQUÈ ES MANTINGUI LA VIDA?

El cos celest en qüestió també ha de complir una sèrie de característiques perquè la vida es pugui mantenir:

  • Abundància d’elements químics com el carboni, hidrogen, oxigen i nitrogen per formar compostos orgànics.
  • Que el planeta/satèl·lit es trobi dins de la zona d’habitabilitat de la seva estrella. Resumidament, que orbiti a una distància que permeti unes temperatures ni molt altes ni molt baixes.

Zona d’habitabilitat (verd) segons la temperatura de l’estrella. Vermell: massa calenta, blau: massa fred. Font: NASA / Missió Kepler / D. Berry 

  • Una font d’energia suficient per mantenir la temperatura i permetre la formació de molècules complexes.
  • Una gravetat adequada per mantenir una atmosfera i no aixafar als éssers vius del planeta
  • Que el planeta tingui un camp magnètic per desviar la radiació incompatible amb la vida provinent de la seva estrella.

El camp magnètic terrestre protegeix la vida del vent solar. Font: ESA

 En el nostre Sistema Solar, els candidats que possiblement compleixen aquestes característiques són Mart, Europa i Ganimedes  (satèl·lits de Júpiter), Encèlad i Tità (satèl·lits de Saturn) i Tritó (satèl·lit de Neptú).

PER QUÈ EL CARRBONI?

Els éssers vius estem formats per cèl·lules, i aquestaes al seu torn, si anem reduint la escala, de molècules i àtoms (com tota la matèria). Per què la vida està basada en el carboni?

En realitat, en la constitució dels organismes intervenen 26 elements, però el 95% de la matèria viva es compon de carboni (C), hidrogen (H), nitrogen (N), oxigen (O), fòsfor (P) i sofre (S). Podem imaginar-los com els “maons de la vida”: combinant aquestes peces bàsiques, podem obtenir organismes complexos. Aquests maons poden unir-se a altres mitjançant enllaços covalents. Metafòricament, els àtoms els podem imaginar com esferes amb mans els quals es poden agafar a altres mans lliures. Per exemple, la principal molècula de font d’energia per a tots els éssers vius és l’ATP (trifosfat d’adenosina), de fórmula C10H16N5O13P3.

 

enlaces químcos, moléculas, sulphur, phosphorus, hidrogen, oxigen, carbon, nitrogen, chemical bond
Representació esquemàtica dels àtoms de carboni, hidrogen,oxigen, nitrogen, fòsfor i les seves valències (enllaços possibles). Producció pròpia basada en la figura 6.3 de “La vida en el espacio” (veure referències)

 

L’element candidat a sustentar la vida hauria de ser un element abundant, capaç de formar gran quantita td’enllaços am si mateix i amb altres elements. Dels 5 elements més abundants a l’univers:

  • Heli:  no forma compostos.
  • Hidrogen i oxigen: tenen 1 i 2 mans, de manera que només poden formar compostos molt senzills.
  • Nitrogen: pot unir-se a 3 àtoms, però no es coneixen cadenes de diversos àtoms de nitrogen.
  • Carboni: té 4 mans, per la qual cosa pot unir-se fortament amb altres carbonis amb enllaços simples, dobles, o triples. Això li permet formar cadenes llarguíssimes i estructures tridimensionals i encara li poden “sobrar” mans amb les quals unir-se a nitrogen, oxige, sofre, fòsfor i hidrogen. Aquesta versatilitat permet construir molècules químicament actives i complexes, justament la complexitat que fa possible la vida.

estructura química de l'ADN, molècules
Estructura química de l’ADN, on es pot observar la importància de la capacitat del carboni de formar llargues cadenes i anells. Font

Podria haver vida en un altre lloc basada en un àtom diferent?

ALTERNATIVES AL CARBONI

EXTRATERRESTRES DE SILICI

Com establir 4 enllaços és tan útil, el silici és el primer candidat pel qual aposten astrobiòlegs i escriptors de ciència ficció, encara que no sigui tan abundant com el carboni. El silici (Si) també pot formar 4 enllaços i és abundant en planetes rocosos com la Terra, però…

  • L’enllaç Si-Si és bastant feble. En un medi aquós, la vida basada en silici no es mantindria durant molt de temps ja que molts compostos es dissolen en ella, encara que podria ser possible en un altre mitjà, com nitrogen líquid (Bains, W.).
  • És molt reactiu. El silà per exemple (equivalent del metà, però enlloc de carboni amb un àtom de silici) crema espontàniament a temperatura ambient.
  • És sòlid a la majoria de temperatures. Forma molt fàcilment estructures amb l’oxigen (sílice o diòxid de silici), però el resultat gairebé sempre és un mineral (quars): massa simple i només reacciona fos a 1000ºC.
  • No forma cadenes ni xarxes amb si mateix, per la seva major grandària respecte el carboni. De vegades forma cadenes llargues amb oxigen (silicones), a les que potser es podrien unir a altres grups per formar molècules complexes. Justament l’extraterrestre de la pel·lícula Alien, el vuitè passatger posseeix teixits de silicona. Els éssers formats per silicones serien més resistents, la qual cosa porta a especular quin tipus de condicions extremes podrien suportar.

Horta, una forma de vida basada en el silici apareguda a la sèrie de ciència ficció Star Trek. Font

EXTRATERRESTRES DE NITROGEN I FÒSFOR

Vegem algunes característiques del nitrogen i fòsfor per separat:

  • Nitrogen: només pot formar 3 enllaços amb altres molècules i és poc reactiu.
  • Fòsfor:  els seus enllaços són febles i els enllaços múltiples poc comuns, encara que pot formar llargues cadenes. El problema és que és massa reactiu.

Combinant els dos, es podrien obtenir molècules estables, però els éssers basats en nitrogen i fòsfor tindrien altres problemes: els compostos de nitrogen, dels quals haurien d’alimentar-se, no es troben en suficient quantitat en els planetes i el cicle biològic no seria favorable energèticament parlant.

EXTRATERRESTRES DE BOR, SOFRE I ARSÈNIC

Les bioquímiques més improbables podrien basar-se en aquests elements:

  • Bor: pot formar cadenes llargues i unir-se a altres elements com el nitrogen, hidrogen o carboni.
  • Sofre: pot formar cadenes llargues, però per la seva grandària és altament reactiu i inestable.
  • Arsènic: és massa gran pa ra formar compostos estables, tot i que les seves propietats químiques són semblants a les del fòsfor.

El 2010, la revista Science va publicar un estudi en el qual s’afirmava haver descobert un bacteri (GFAJ-1) capaç de viure només d’arsènic, letal per a qualsevol ésser viu. Trencava el paradigma de la biologia en no fer servir el fòsfor (recordeu l’ATP i l’estructura de l’ADN) i obria noves vides d’estudi per a l’astrobiologia. El 2012, dues investigacions independents refutaven la teoria de la investigadora Felisa Wolfe-Simon i el seu equip. El fòsfor segueix sent essencial perquè els organismes puguin viure i desenvolupar-se en la Terra.

El bacteri GFAJ-1. Font

De moment, aquestes bioquímiques hipotètiques no són més que especulacions, de manera que els astrobiòlegs continuen buscant vida basada en el carboni, encara que ja sabem que la ciència mai ens deixa de sorprendre. Encara que poguéssim identificar vida basada en altres elements, si algun dia trobem vida extraterrestre (o viceversa) la revolució serà tan gran que encara que sigui basada en el carboni, donarà molt que parlar.

REFERÈNCIES

SaveSave

SaveSave

SaveSave

SaveSave

SaveSave

La manca de fòsfor posa en risc la seguretat alimentària mundial

El fòsfor (P) és un element indispensable per a la vida a la Terra. Estructures imprescindibles per a qualsevol ésser viu com l’ADN o ARN contenen aquest element, i les plantes no poden realitzar la fotosíntesi sense ell. A causa d’això, els cultius requereixen d’ingents quantitats de fòsfor per complir els estàndards d’eficiència i productivitat necessaris per alimentar una població humana que creix sense parar. No obstant això, aquest és un recurs limitant i finit, i les prediccions no són favorables: les reserves s’esgotaran en uns 100-150 anys. Això comportarà importants problemes geopolítics encara per imaginar ja que, unit a aquest caràcter efímer d’aquest recurs, se suma el fet que el 90% de les existències estan en mans de tan sols 5 països. El conflicte està servit.

INTRODUCCIÓ

Qualsevol persona que hagi hagut de comprar alguna vegada fertilitzant reconeixerà aquesta seqüència: N-P-K (nitrogen, fòsfor, potassi). Són els nutrients més utilitzats per a jardineria i producció vegetal en general. Sense ells, les plantes no creixen o no aconsegueixen desenvolupar-se prou com per persistir a llarg termini. Dels tres nutrients principals, el potassi és el més abundant a l’escorça terrestre (representa aproximadament el 2.4% de la superfície terrestre en pes) sobretot en antics llits marins i lacustres, a més de ser el més disponible per a les plantes. D’altra banda, el nitrogen, en la seva forma gasosa, és extremadament abundant (el 78.1% de l’aire que ens envolta és nitrogen molecular) però no així les seves molècules en forma sòlida, que solen ser escasses a causa de la seva alta mobilitat a través del sòl. No obstant això, gràcies al Procés de Haber-Bosch (desenvolupat pels investigadors que li donen el nom, guanyadors del Nobel de Química) es va aconseguir produir nitrogen sòlid (en forma d’amoníac) a partir del nitrogen gasós, propiciant una gran disponibilitat d’aquest fertilitzant inorgànic.

haber_bosch_in_lab
Friz Haver (dreta) al costat d’un científic que manipula el mètode d’Haber-Bosch. Aquesta manera d’extreure el nitrogen atmosfèric i convertir-lo en amoníac és considerat, per molts científics i historiadors, com l’invent més important de la història moderna. Sense ell, el món no hauria pogut suportar ni la meitat de la demanda alimentària actual. Font: el jucio de friz haber .

EL CAS DE L’FÒSFOR

El fòsfor, però, és el tercer en discòrdia. Essencial per a la vida, és el component estrella de l’ADN, ARN, ATP (l’energia utilitzada en els processos cel·lulars) i dels fosfolípids, que revesteixen les membranes cel·lulars. Està present en els ossos i intervé en gairebé qualsevol procés biològic animal. A més, és imprescindible per al creixement de les plantes: sense fosfat, la fotosíntesi no es pot dur a terme. El problema més gran del fòsfor és que no es troba lliure en la naturalesa. Les plantes i, en general, tots els éssers vius, satisfan les seves necessitats de fòsfor gràcies, principalment, a un altre organisme viu: els animals, de les plantes i, aquestes, dels residus dels animals o dels seus cadàvers, que alliberen el fosfat en el procés de descomposició. De fet, els fertilitzants més importants fins a l’arribada dels fertilitzants inorgànics, ja al segle XX, van ser els excrements i l’orina dels animals de granja, que contenen gran quantitat de fòsfor, a més dels altres elements ja esmentats. No obstant això, arran de l’invent de Haber-Bosch i l’augment de la demanda d’aliments a conseqüència del creixement poblacional, es van començar a explotar els jaciments de fòsfor, que es troben en forma de minerals i que són realment escassos en l’escorça terrestre.

100_6906
Guano acumulat en un illot de Perú. El guano, juntament amb els excrements i l’orina dels animals de granja, va ser una important font de fòsfor fins al segle XX. Aquest substrat, format a base de deposicions contínues d’aus marines, foques i ratpenats, segueix sent molt apreciat fins i tot avui dia, especialment en l’agricultura ecològica. Font: Hiding in Honduras.

UN RECURS ESCÀS, INSUBSTITUÏBLE I MAL UTILITZAT

El fòsfor és un recurs insubstituïble i no sintetitzable. Les reserves són finites i s’estan malgastant, ja que gran part dels fertilitzants aplicats no són assimilats per les plantes i, a través del sòl, acaben al mar o als llacs, on desequilibren els ecosistemes. Com que és un recurs tan escàs, sol ser el recurs limitant en la majoria d’ecosistemes. És per això que una sobrefertilització de fòsfor sol ser aprofitada per les algues autòtrofes per créixer descontroladament, el que provoca, en molts casos, blooms que poden generar grans pèrdues animals, econòmiques i ambientals.

mar-menor
Extensió de la vegetació del Mar Menor (Múrcia) el 2014 i el 2016. El 85% de la vegetació ha mort en menys de dos anys, a causa de forts fenòmens d’eutrofització, en els quals el fòsfor ha jugat un paper clau. L’excés de nutrients fa proliferar les algues, que acaben dificultant el pas de la llum a la vegetació aquàtica, el que causa la seva mort. Font: El País.

5 PAÏSOS CONTROLEN LA PRODUCCIÓ MUNDIAL

El Servei Geològic dels Estats Units (USGS, per les sigles en anglès) ha estimat les reserves mundials de fòsfor en 71.000 milions de tones. El 90% d’aquestes estan en mans de 6 països: Marroc (on, segons la USGS, es troben el 75% de les reserves mundials d’aquest mineral), Xina, Algèria, Síria, Sud-àfrica i Jordània. No obstant això, són els Estats Units i, sobretot, la Xina (el 47% de la producció mundial es localitza aquí) els països que, actualment, estan extraient major fòsfor dels seus jaciments. Una producció que ha anat en augment en els últims anys, i que anirà a més en les pròximes dècades. Segons aquest recent article de Nature, caldrà duplicar, per a l’any 2050, l’ús dels fertilitzants fosfatats per cobrir la demanda d’aliments, en un món on ja hi haurà 9.000 milions d’humans. Però, per llavors, ja s’haurà utilitzat més de la meitat del fòsfor existent en els jaciments. Aquest altre estudi va alertar de la possibilitat que estiguéssim arribant al punt màxim de la producció de fòsfor, si bé nous càlculs estimen el seu punt màxim entorn a l’any 2040. Sigui com sigui, de seguir amb la producció actual les reserves s’esgotaran en no més de 100 anys.

phosphate-rock-reserves
Reserves mundials de roca fosfòrica per país. Marroc capitalitza les reserves, seguit de la Xina i Algèria. Al voltant d’un 90% de les reserves mundials de fòsfor es troben a l’Àfrica, fet que fa pressuposar el papel clau d’aquest continent en les negociacions futures per fer-se amb aquest recurs finit. Font: WRForum.

LA GEOPOLÍTICA ENTRA EN ESCENA

Un símptoma de la possible escassetat de fòsfor en un futur no molt llunyà és la pujada de preus del fòsfor que es ve observant recentment, a causa de la creixent demanda. Entre 2007 i 2008 el preu de la tona de fosfats va arribar a triplicar-se respecte als valors de 2005, i a costar fins a 9 vegades més que en els anys 70. A més, s’ha calculat que pel 2035 la demanda de fòsfor superarà a l’oferta, el que comportarà una pujada de preus i, inevitablement, tensions polítiques. No aliens a això, nombrosos països estan ja movent fitxa per assegurar-se un subministrament d’aquest valuós recurs per a unes dècades més. La Xina, per exemple, que ara mateix és el major productor (que no el posseïdor de les majors reserves) ha començat a establir aranzels del 135% a les seves exportacions. Estats Units, d’altra banda, ha signat un tractat de lliure comerç bilateral amb el Marroc, el que li de dóna drets d’explotar els seus jaciments de fosfat a llarg termini. Tenint en compte que la major part de les reserves de fosfat del Marroc es troben al Sàhara Occidental (regió que ha lluitat per la seva independència des de la seva ocupació en 1975) no és d’estranyar que els Estats Units sempre hagi donat suport al Marroc en el Consell de seguretat de les Nacions Unides, vetant qualsevol proposta a favor de la independència del Sàhara Occidental.

a2
Increment en els preus de diferents minerals fosfatats. S’espera un augment del preu encara més gran en les pròximes dècades, a mesura que els jaciments de fosfat vagin esgotant-se. Font: USDA.

cordell
Estimació de l’evolució de la producció de roca fosfòrica i moment en el que assolirà el pic de producció. Molts científics concorden que les reserves duraran entre 60 i 130 anys. Font: Cordell et al., 2009.

LES SOLUCIONS PASSEN PER TORNAR A LES ARRELS

D’acord amb les últimes estimacions, els jaciments de fòsfor s’esgotaran, afectant als cultius de tot el món. Aquesta disminució de la producció alimentària tindrà una repercussió global, sobretot en els països més pobres, els més susceptibles a un possible decreixement de la producció d’aliments. De no establir mesures de reducció de la població mundial, la manca de fòsfor combinada amb el canvi climàtic provocarà tenses relacions entre nombrosos països, podent desembocar en conflictes geopolítics d’escala planetària.

7920453668_1a42c7b136_k
Segons Metson et al. (2016) una dieta basada en els vegetals ajudaria a reduir la demanda de fòsfor. Segons els seus càlculs, una persona vegetariana necessita, aproximadament, 4 kg de roca fosfòrica a l’any, gairebé 3 vegades menys que una dieta predominantment carnívora, que consumeix prop de 11.8 kg de fòsfor a l’any. Font: Jeremy Keith.

És per això que la principal solució passa per utilitzar el fòsfor d’una manera més racional i de reciclar-lo tant com sigui possible. Avui en dia, al voltant d’un 80% del fòsfor es perd entre l’explotació del mineral, el seu transport i la seva aplicació als camps, la qual cosa ens exigeix a fer un ús més sostenible d’aquest recurs. No obstant això, serà el seu reciclatge el que podrà mantenir la producció alimentària mundial. La principal proposta es la de tornar als inicis: recollir els excrements i orina humanes, generades a les ciutats i pobles, per recuperar aquest fòsfor que d’una altra manera acabaria en el medi aquàtic. I és que aproximadament el 100% del fòsfor consumit per la humanitat a través dels aliments és excretat en forma de fems i orina. Recol·lectar-lo seria com una arma de doble tall: d’una banda satisfaríem la demanda de fòsfor dels cultius i, de l’altra, evitaríem que un excés d’aquests nutrients eutrofitzessin l’aigua. D’altra banda, promovent un canvi en la dieta, prioritzant les verdures en lloc de la carn, s’aconseguiria reduir la demanda de fòsfor entre un 20 i un 45%, segons Cordell et al. (2009). Altres solucions passen per recuperar l’ús dels fems en aquelles zones més rurals i menys tecnificades i promoure el compostatge dels residus alimentaris en llars, fàbriques i establiments comercials. Finalment, un residu de les depuradores d’aigües residuals, anomenat estruvita (fosfat hidratat d’amoni i magnesi) podria ajudar a fertilitzar els camps d’una manera efectiva i neta.

1280px-struvit_guelleaufbereitung
El mineral d’estruvita, com el que apareix a dalt, és obtingut de forma espontània en depuradores d’aigües residuals. Tot i que ocasiona problemes d’obstrucció a les canonades de les depuradores a causa de la seva cristal·lització, podria ser utilitzat com un sistema net de fertilització que aportaria fòsfor, nitrogen i magnesi. Font: Creative Commons.

La bogeria iniciada a principis del segle XX amb l’explotació de la roca fosfòrica per produir aliments en grans quantitats està arribant al final, i això ens exigeix a adaptar els nostres cultius i, potser, el nostre estil de vida, a un futur que haurà de beure molt de la forma de procedir en el passat. És urgent un canvi de mentalitat, centrat en una reducció de la població mundial i una major sostenibilitat dels recursos naturals, si de veritat volem garantir un món en el qual cap persona hagi de passar gana.

BIBLIOGRAFIA

Els humans ho hem tornat a fer: l’Antropocè, una nova fita (vergonyosa) de la humanitat

Els llibres de ciència hauran de modificar-se de nou. A les ja conegudes èpoques geològiques del càmbric, juràssic o pleistocè caldrà afegir-ne, des d’ara, una altra més: l’Antropocè. A finals d’agost d’aquest any es va confirmar el que ja es temia: els humans hem intervingut tant en els processos terrestres que hem arribat a canviar fins i tot el propi cicle natural del planeta. Les conseqüències ja les estem patint, i l’empremta humana quedarà present en el nostre planeta fins després de la nostra desaparició.

INTRODUCCIÓ

La història de l’home actual, l’Homo sapiens sapiens, no va ser senzilla en els seus inicis. Es creu que vam aparèixer en el Paleolític mitjà, fa uns 200.000 anys, a l’Àfrica. En aquells temps l’ésser humà ja era un bon caçador, però també era una bona presa, i encara que l’espècie era pròspera i s’expandia pel planeta, ho feia a marxes forçades i sempre a remolc de canvis climàtics severs. Va trigar 100.000 anys a sortir d’Àfrica i 80.000 fins a arribar a Amèrica. Durant tot aquest temps i fins pràcticament els nostres dies, l’ésser humà estava a mercè de la Terra i els seus capricis, la qual decidia al seu antull el destí dels nostres avantpassats. No obstant això, les glaciacions van acabar, l’Holocè va començar i, amb això, un avanç tecnològic sense precedents. La revolució industrial va transformar definitivament a l’ésser humà i la seva forma d’interactuar amb el món, i aquest va sofrir les devastadores conseqüències d’una espècie ambiciosa i inconscient de la seva enorme influència global.

mamut
L’ésser humà ha estat, la major part de la seva existència, una espècie nòmada, amb una forta dependència de les condicions ambientals que condicionaven les seves preses. Amb l’agricultura i la ramaderia es formen els primers pobles, que conduiran a l’estil modern d’avui en dia. Font: Return of Kings.

¿QUÈ ÉS UNA ÈPOCA GEOLÒGICA Y COM S’ENTRA O ES SURT D’ELLA?

En un primer moment pot semblar una simple qüestió sintàctica, o un caprici de geòlegs. No obstant això, designar una època geològica és important a l’hora de delimitar grans períodes de temps que han gaudit de condicions ambientals similars. Per regla general, una època geològica sol durar no menys de 2 milions d’anys, i s’usa el registre fòssil per buscar discontinuïtats en el patró típic de la biota de l’època. Per tant, una època geològica sol acabar-se amb un canvi brusc en el clima (el Plistocè acaba amb l’última de les grans glaciacions) que comporta, de retruc, canvis en la biota (el meteorit que va extingir els dinosaures no avians va acabar amb el període Cretaci). No obstant això, aquests canvis bruscs s’han de donar de forma global i en un curt espai de temps perquè realment pugui considerar-se que s’ha canviat d’època geològica.

geological-time-scale
La Terra es divideix en períodes que, al seu torn, es divideixen en èpoques geològiques. Aquestes estan marcades per períodes de temps relativament estables i / o amb una biota característica. Solen acabar-se per esdeveniments que comporten canvis dràstics per als éssers vius a escala planetària. Font: philipmarshall.net.

L’ANTROPOCÈ

El terme no és nou (va començar a utilitzar-se a mitjans del segle XIX, en plena revolució industrial) però va recobrar importància a principis de l’any 2000, de la mà de Paul Crutzen. Aquest químic, juntament amb altres col·legues, va descobrir els compostos que estaven acabant amb la capa d’ozó, el que li va permetre guanyar el Premi Nobel de Química. En el seu discurs, va tenir especial interès en recalcar que l’Holocè “havia acabat per sempre” per donar pas a l’Antropocè, l’època dels humans. El seu article a Nature sobre l’Antropocè va sentar càtedra, i des de llavors multitud de científics han fet servir sense cap tipus d’inconvenient aquest terme per referir-se a l’època en què vivim. El 29 d’agost de 2016, la comissió d’experts de l’Antropocè va votar, al Congrés Geològic Internacional (IGC, per les seves sigles en anglès) per formalment establir l’Antropocè com a nova època geològica.

Grinding Shop
La revolució industrial va canviar el curs de la Terra per sempre. Ingents quantitats de combustibles fòssils van ser cremats i els seus productes emesos a l’atmosfera. El sistema productiu va donar un gir, prioritzant la producció i, amb això, a fer un ús sense precedents dels recursos del planeta. A la foto, treballadors britànics en una fàbrica de productes agraris al 1928. Font: Daily mail.

PERÒ, PER QUÈ ESTEM A L’ANTROPOCÈ?

Com comentàvem abans, per canviar d’època s’ha d’evidenciar un canvi en les condicions ambientals a escala global. I això és el que està passant des de la dècada dels anys 50 del segle passat, data en què oficialment s’ha marcat l’inici del Antropocè. En aquest article de Science, investigadors de tot el món van recopilar proves geològiques que demostraven amb total certesa que l’ésser humà ha canviat tant el planeta que ja s’ha de parlar d’una altra època geològica. Els investigadors també van assenyalar als productes de les nombroses proves atòmiques dels anys 50 com el punt de partida de l’Antropocè.

mushroom-cloud-of-first-hydrogen-bomb-test
Les proves nuclears dels anys 50, com aquesta en la qual es va testar la primera bomba d’hidrogen (Ivy Mike) va provocar l’emissió de grans quantitats de materials radioactius a l’atmosfera. Aquestes partícules van anar assentant-se i això ha permès als investigadors disposar de proves per demostrar l’impacte de les accions humanes a escala global. Font: CBC.

EVIDÈNCIES DE L’ANTROPOCÈ

Des de l’inici de la revolució industrial, fa més de dos segles, nombrosos dipòsits antropogènics han anat sedimentant en l’escorça terrestre, des de nous minerals i roques fins alumini, ciment i derivats del petroli com els plàstics. Just després d’aquestes línies, les principals evidències esgrimides pels investigadors per justificar el canvi d’època:

Els alts nivells d’hidrocarburs aromàtics policíclics (PAHs), bifenils policlorats (PCB), plàstics, fertilitzants i plaguicides en sediments. La combustió de petroli, carbó i altres productes derivats de la fusta són l’origen de grans quantitats de PAHs en l’atmosfera, que acaben assentant-se en l’escorça terrestre i als éssers vius. Pel que fa als fertilitzants, nutrients tan poc abundants al sòl com són el nitrogen i el fòsfor s’han duplicat en l’últim segle degut al creixent nombre de correus, molts dels quals intensius, per tal de maximitzar la producció. D’altra banda, els plàstics ja són presents a tot el món. La seva alta resistència a la degradació impedeix el seu reciclatge natural, el que provoca que grans quantitats passin als sediments i, sobretot, al mar, on forma autèntiques illes de plàstic, com la coneguda Gran Illa de Plàstic del Pacífic.

plastics
El plàstic és el producte derivat del petroli més estès a la Terra. El seu impacte sobre el medi ambient és un dels més greus en l’actualitat, i la seva sedimentació a escala global deixarà restes de la nostra presència fins a milers d’anys després de la nostra desaparició. Font: The Guardian.

Els elements radiactius de les proves nuclears. A la detonació de la bomba atòmica de la Trinitat el 1945 a Nou Mèxic (EUA), la va seguir, en plena Guerra Freda, una gran llista d’altres proves nuclears. Com a resultat, grans quantitats de carboni-14 i plutoni-239, entre d’altres molècules, van ser llançades a l’atmosfera i sedimentades anys després en moltes parts del planeta, constituint una prova inqüestionable del gran impacte humà sobre la Terra.

sediment
Aquest core, extret pels geòlegs que han determinat que estem en una nova època, mostra l’acumulació de material d’origen humà en els sediments d’un llac de Groenlàndia. En ell es van trobar pesticides, nitrogen radioactiu, metalls pesants, increments de la concentració de gasos d’efecte hivernacle i plàstics. Font: Science.

Les altes concentracions de CO2 i CH4 a l’atmosfera. A partir de 1850 i sobretot en les dècades següents, els nivells d’aquests gasos a l’atmosfera van trencar amb el patró típic de l’Holocè, arribant-se a aconseguir, en el nostre segle, les 400 ppm (parts per milió) de CO2, un augment de més de 150 punts respecte a la situació preindustrial. Aquest augment de CO2 atmosfèric té un impacte directe sobre la temperatura de la Terra. Es creu que la temperatura global s’ha incrementat al voltant d’1ºC des de l’any 1900, i que augmentarà entre 1,5 i 3,5 ° C per a l’any 2100.

aumento-co2
En aquest gràfic es mostra l’augment sense precedents del CO2, el metà i l’òxid de nitrogen a l’atmosfera. Si bé és cert que el més conegut i el que té més impacte a gran escala és el CO2, els altres dos gasos tenen un major poder de limitació de la dissipació del calor cap a l’espai. L’augment d’aquests gasos està estretament relacionat amb l’augment de la temperatura mundial. Font: CSIRO.

L’augment de la ràtio d’extinció d’éssers vius en totes les parts del món com a conseqüència de les activitats humanes. Des de l’any 1500 l’extinció d’espècies per part dels éssers humans ha augmentat, però és a partir del segle XIX en endavant quan les extincions es fan presents en la totalitat del planeta. La distribució de les espècies s’ha vist alterada a causa d’activitats humanes com l’agricultura o la desforestació i per la introducció d’espècies invasores, que provoquen canvis en els costums de les espècies autòctones i solen arribar a desplaçar-les o fins i tot extingir-les. Aquest elevat ràtio d’extinció sense precedents és considerat per molts com un símbol inequívoc de que estem davant de la sisena extinció massiva de la Terra.

ratio-extincion
Des de l’inici de la revolució industrial, el ritme d’extinció dels vertebrats és 100 vegades més gran que en el passat. A aquest ritme, s’estima que pels següents segles el nombre d’espècies que s’extingiran arribarà al 75% de les existents. La línia negra puntejada d’aquest gràfic mostra el ritme d’extinció pre-industrialització, mentre que les altres fan referència al percentatge acumulat d’espècies extintes des de l’any 1500. Font: Science.

FUTUR

Sigui quin suigui el destí de la humanitat i de les accions futures dutes a terme per pal·liar el canvi climàtic, el que està clar és que l’empremta humana quedarà indeleble en la superfície terrestre durant milions d’anys, de manera semblant a la que van deixar les extincions en massa del Pèrmic o del Cretaci. Els estrats mostraran les insensateses i els excessos duts a terme per nosaltres, potser com advertència per a la següent espècie que s’atreveixi a rellevar a la humanitat de la seva condició com a espècie dominant.