Etapas isotópicas marinas

Las etapas isotópicas marinas ( MIS ), etapas isotópicas marinas de oxígeno o etapas isotópicas de oxígeno ( OIS ) son períodos cálidos y fríos alternados en el paleoclima de la Tierra , deducidos a partir de datos de isótopos de oxígeno derivados de muestras de núcleos de aguas profundas . Retrocediendo desde el presente, que es MIS 1 en la escala, las etapas con números pares tienen altos niveles de oxígeno-18 y representan períodos glaciales fríos, mientras que las etapas con números impares tienen bajos niveles de oxígeno-18, lo que representa intervalos interglaciales cálidos . Los datos se derivan de restos de polen y foraminíferos ( plancton ) en núcleos de sedimentos marinos perforados , sapropeles y otros datos que reflejan el clima histórico; estos se denominan proxies .

La escala temporal MIS se desarrolló a partir del trabajo pionero de Cesare Emiliani en la década de 1950, modificando un sistema anterior introducido por el oceanógrafo Gustaf Arrhenius . Actualmente se utiliza ampliamente en arqueología y otros campos para expresar la datación en el período Cuaternario (los últimos 2,6 millones de años), además de proporcionar los datos más completos y mejores para ese período en paleoclimatología o el estudio del clima primitivo de la Tierra, ^{[ 1 ]} representando "el estándar con el que correlacionamos otros registros climáticos del Cuaternario". ^{[ 2 ]} El trabajo de Emiliani, a su vez, dependió de la predicción de Harold Urey en un artículo de 1947 de que la proporción entre los isótopos de oxígeno-18 y oxígeno-16 en la calcita , el principal componente químico de las conchas y otras partes duras de una amplia gama de organismos marinos, debería variar dependiendo de la temperatura del agua predominante en la que se formó la calcita. ^{[ 3 ]}

Se han identificado más de 100 etapas, que actualmente se remontan a unos 6 millones de años, y la escala podría llegar a alcanzar los 15 millones de años. Algunas etapas, en particular la MIS 5, se dividen en subetapas, como "MIS 5a", donde 5a, 5c y 5e son cálidas y 5b y 5d son frías. También se puede utilizar un sistema numérico para referirse a "horizontes" (eventos en lugar de períodos), donde, por ejemplo, MIS 5.5 representa el punto máximo de MIS 5e, y 5.51, 5.52, etc., representan los picos y valles del registro a un nivel aún más detallado. Para períodos más recientes, se sigue desarrollando una resolución temporal cada vez más precisa. ^{[ 4 ]}

En 1957, Emiliani se trasladó a la Universidad de Miami para tener acceso a barcos y equipos de perforación de núcleos, y comenzó a perforar en el Caribe y a recolectar datos de núcleos. Otro avance importante se produjo en 1967, cuando Nicholas Shackleton sugirió que las fluctuaciones a lo largo del tiempo en las proporciones de isótopos marinos que se habían hecho evidentes para entonces no se debían tanto a cambios en la temperatura del agua, como pensaba Emiliani, sino principalmente a cambios en el volumen de las capas de hielo, que al expandirse absorbían el isótopo más ligero oxígeno-16 en preferencia al más pesado oxígeno-18. ^{[ 5 ]} Se descubrió que los ciclos en la proporción de isótopos correspondían a la evidencia terrestre de glaciaciones e interglaciaciones. Un gráfico de toda la serie de etapas reveló entonces avances y retrocesos insospechados del hielo y también completó los detalles de los estadios e interestadios .

Muestras más recientes de núcleos de hielo del hielo glaciar actual corroboraron los ciclos mediante estudios de la deposición de polen antiguo . Actualmente, varios métodos permiten obtener información más detallada. La correspondencia entre las etapas y los períodos establecidos avanza a medida que se descubren nuevas fechas y se exploran nuevas regiones geológicamente. Los registros isotópicos marinos parecen más completos y detallados que cualquier equivalente terrestre, y han permitido identificar una cronología de la glaciación del Plioceno-Pleistoceno . ^{[ 6 ]} Ahora se cree que los cambios en el tamaño de las principales capas de hielo, como la histórica capa de hielo Laurentina de América del Norte, son el factor principal que rige las variaciones en las proporciones de isótopos de oxígeno. ^{[ 7 ]}

Los datos del MIS también coinciden con los datos astronómicos de los ciclos de Milankovitch de forzamiento orbital o los efectos de las variaciones en la insolación causadas por cambios cíclicos leves en la inclinación del eje de rotación de la Tierra  : la "teoría orbital". De hecho, que los datos del MIS coincidieran tan bien con la teoría de Milankovich, que formuló durante la Primera Guerra Mundial, fue un factor clave para que la teoría obtuviera aceptación general, a pesar de algunos problemas que persistían en ciertos puntos, en particular el llamado problema de los 100.000 años . Para períodos relativamente recientes, los datos de datación por radiocarbono y dendrocronología también respaldan los datos del MIS. ^{[ 8 ]} Los sedimentos también adquieren magnetización remanente deposicional que permite correlacionarlos con las inversiones geomagnéticas de la Tierra . Para muestras de núcleos más antiguas, las deposiciones anuales individuales generalmente no se pueden distinguir, y la datación se toma de la información geomagnética en los núcleos. ^{[ 9 ]} Otra información, especialmente en cuanto a las proporciones de gases como el dióxido de carbono en la atmósfera, se obtiene mediante el análisis de núcleos de hielo .

ElEl proyecto SPECMAP , financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. , ha producido una cronología estándar para los registros de isótopos de oxígeno , aunque existen otras. Esta cronología de alta resolución se derivó de varios registros isotópicos; la curva compuesta se suavizó, filtró y ajustó a los ciclos conocidos de las variables astronómicas. El uso de varios perfiles isotópicos se diseñó para eliminar los errores de "ruido" que podrían haber estado contenidos en un solo registro isotópico. ^{[ 10 ]} Otro gran proyecto de investigación financiado por el gobierno de EE. UU. en las décadas de 1970 y 1980 fue Clima: Investigación, Cartografía y Predicción a Largo Plazo (CLIMAP), que en gran medida logró su objetivo de producir un mapa del clima global en el Último Máximo Glacial , hace unos 18 000 años, con parte de la investigación dirigida también al clima de hace unos 120 000 años, durante el último interglacial. Los avances teóricos y los datos mucho más precisos disponibles en la década de 1970 permitieron realizar una "gran síntesis", conocida principalmente por el artículo de 1976 Variaciones en la órbita terrestre: marcapasos de las edades de hielo (en Science ), de J. D. Hays, Shackleton y John Imbrie , que aún se acepta ampliamente y abarca la escala temporal del MIS y el efecto causal de la teoría orbital. ^{[ 11 ]}

En 2010, la Subcomisión de Estratigrafía Cuaternaria de la Comisión Internacional de Estratigrafía abandonó otras listas de fechas MIS y comenzó a utilizar la pila bentónica LR04 de Lisiecki y Raymo (2005), actualizada. Esta fue compilada por Lorraine Lisiecki y Maureen Raymo . ^{[ 12 ]}

A continuación se muestran las fechas de inicio (excepto las subetapas MIS 5) de la MIS más reciente (Lisiecki y Raymo 2005, LR04 Benthic Stack ). Las cifras, en miles de años atrás, provienen del sitio web de Lisiecki. ^{[ 13 ]} Los números para las subetapas en MIS 5 indican picos de subetapas en lugar de límites.

Fecha de inicio del MIS    

• MIS 1 – 14 kya, el final del Dryas Reciente marca el inicio del Holoceno . La fecha LR04 de 14 kya tuvo que adaptarse a intervalos de tiempo menos estudiados, y se prefiere la fecha generalmente aceptada de 11,7 kya. ^{[ 14 ]}
• MIS 2 – 29 ( Último Máximo Glacial )
• MIS 3 – 57 ^{[ a ]} ​​(MIS 5d- MIS 2 se denomina Último Período Glacial , glaciación Wisconsiniana en América del Norte, glaciación Weichseliana en el norte de Europa)
• MIS 4 – 71
• MIS 5 – 130, generalmente subdividido en a a e:
  • MIS 5a – 82 (pico de la subetapa interglacial)
  • MIS 5b – 87 (pico de la subetapa glacial)
  • MIS 5c – 96 (pico de la subetapa interglacial)
  • MIS 5d – 109 (pico de la subetapa glacial)
  • MIS 5e – 123 (pico del último período interglacial , también conocido como Eemiense, entre otros nombres)
• MIS 6 – 191 ( Período glacial penúltimo , también llamado glacial Illinoiense en América del Norte, posteriormente Saaliano en el norte de Europa y posteriormente Wolstoniano en Gran Bretaña)
• MIS 7 – 243 (Interglacial de Aveley en Gran Bretaña)
• MIS 8 - 300 ( wolstoniano temprano en Gran Bretaña)
• MIS 9 – 337 ( Interglacial de Purfleet en Gran Bretaña) ^{[ 16 ]}
• MIS 10 – 374
• MIS 11 – 424 ( Interglacial Hoxniano en Gran Bretaña e Interglacial Holstein en Europa Central)
• MIS 12 – 478 ( Glaciar Angliano en Gran Bretaña, glaciar Elster en el norte de Europa)
• MIS 13 – 524
• MIS 14 – 563
• MIS 15 – 621
• MIS 16 – 676
• MIS 17 – 712
• MIS 18 – 761
• MIS 19 – 790 ( Inversión de Brunhes–Matuyama )
• MIS 20 – 814
• MIS 21 – 866

La lista continúa hasta el MIS 104, que comienza hace 2,614 millones de años.

A continuación se muestran las fechas de inicio de los MIS más recientes, en kya (miles de años atrás), en versiones obsoletas de la secuencia. Las primeras cifras son derivadas por Aitken y Stokes a partir de Bassinot et al. (1994), con las cifras entre paréntesis como estimaciones alternativas de Martinson et al. para la etapa 4 y, para las demás, las cifras de SPECMAP en Imbrie et al. (1984). Para las etapas 1 a 16, las cifras de SPECMAP se encuentran dentro de los 5 kya de las cifras aquí presentadas. Todas las cifras hasta MIS 21 se toman de Aitken y Stokes, Tabla 1.4, excepto las subetapas de MIS 5, que provienen de la Tabla 1.1 de Wright. ^{[ 17 ]}

• MIS 1 – 11 mil años atrás, el final del Dryas Reciente marca el comienzo del Holoceno , que continúa hasta la actualidad.
• MIS 2 – 24 cerca del Último Máximo Glacial
• MIS 3 – 60
• MIS 4 – 71 (74)
• MIS 5 – 130, incluye el Eemiense ; generalmente subdividido en a 5e:
  • MIS 5a – 84.74
  • MIS 5b – 92.84
  • MIS 5c – 105.92
  • MIS 5d – 115.105
  • MIS 5e – 130.115
• MIS 6 – 190
• MIS 7 – 244
• MIS 8 – 301
• MIS 9 – 334
• MIS 10 – 364
• MIS 11 427, el más similar a MIS 1.
• MIS 12 – 474
• MIS 13 – 528
• MIS 14 – 568
• MIS 15 – 621
• MIS 16 – 659
• MIS 17 – 712 (689)
• MIS 18 – 760 (726)
• MIS 19 – 787 (736)
• MIS 20 – 810 (763)
• MIS 21 – 865 (790)

Algunas etapas más antiguas, en millones de años (mya): ^{[ 18 ]}

• MIS 22 – 1,03 millones de años atrás, marcando el final del período báveliense en Europa.
• MIS 62 – 1.75, final del Tigliano
• MIS 103 – 2.588, final del Plioceno y comienzo del Pleistoceno , en la escala de tiempo INQUA (definiciones más antiguas sitúan este cambio en 1.806 millones de años  ; la fecha del MIS no se ve afectada).

• Cronología de la glaciación
• Registro de temperatura geológica
• Paleotermómetro
• Antropoceno
• Terraza marina
• núcleo de hielo

• Aitken, Martin J y Stokes, Stephen, en Taylor, Royal Ervin Taylor y Aitken, Martin Jim (eds.), Datación cronométrica en arqueología , Capítulo 1, 1997, Birkhäuser, ISBN 0-306-45715-6, ISBN 978-0-306-45715-9, libros de Google
• Andrews, John T. (2000). «Datación de eventos glaciares y su correlación con el cambio climático global» . En Jay Stratton Noller; Janet M. Sowers; William R. Lettis (eds.). Geocronología del Cuaternario: Métodos y Aplicaciones . AGU Reference Shelf. Unión Geofísica Americana. pp. 447–455 . doi : 10.1029/RF004p0447 . ISBN  978-1-118-66848-1.ISBN 0-87590-950-7, ISBN 978-0-87590-950-9
• "Conciso", Ogg, James George, Ogg, Gabi, Gradstein FM, La escala de tiempo geológico concisa , 2008, Cambridge University Press, 2008, ISBN 0-521-89849-8, ISBN 978-0-521-89849-2
• Cronin, Thomas M., Paleoclimas: comprensión del cambio climático pasado y presente , Columbia University Press, 2010, ISBN 0-231-14494-6, ISBN 978-0-231-14494-0, libros de Google
• Pettit, Paul; White, Mark (2012). El Paleolítico Británico: Sociedades Humanas en los Límites del Mundo Pleistoceno . Abingdon, Reino Unido: Routledge. ISBN 978-0-415-67455-3.
• Sowers, Janet M. (2000). «Correlacionando las formas del relieve y los depósitos del Cuaternario con el cambio climático global» . En Jay Stratton Noller; Janet M. Sowers; William R. Lettis (eds.). Geocronología del Cuaternario: Métodos y Aplicaciones . AGU Reference Shelf. American Geophysical Union. pp. 425–426 . doi : 10.1029/RF004p0425 . ISBN  978-1-118-66848-1.ISBN 0-87590-950-7, ISBN 978-0-87590-950-9
• Wright, James D. (2000). «Cambio climático global en los registros de isótopos estables marinos» . En Jay Stratton Noller; Janet M. Sowers; William R. Lettis (eds.). Geocronología del Cuaternario: Métodos y Aplicaciones . AGU Reference Shelf. Unión Geofísica Americana. pp. 427–433 . doi : 10.1029/RF004p0427 . ISBN  978-1-118-66848-1.ISBN 0-87590-950-7, ISBN 978-0-87590-950-9

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• Centro Nacional para el Control de Enfermedades de EE. UU. (NCDC)
• MAPA ESPECÍFICO DE LA NASA
• Tabla de correlación cronoestratigráfica global para los últimos 2,7 millones de años, v.2010, Comisión Internacional de Estratigrafía