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Sabías que… Primer modelo dinámico que simula los últimos 100 millones

Primer modelo dinámico que simula los últimos 100 millones de años de evolución de la superficie de la Tierra, para revelar la dinámica del paisaje con un detalle sin precedentes, desde la cuenca hasta la escala global

La superficie de la Tierra es la “piel viva” de nuestro planeta: conecta los sistemas físicos, químicos y biológicos. A lo largo del tiempo geológico, los paisajes cambian a medida que evoluciona esta superficie, regulando el ciclo del carbono y la circulación de nutrientes a medida que los ríos transportan sedimentos a los océanos.

Todas estas interacciones tienen efectos de gran alcance en los ecosistemas y la biodiversidad, los muchos seres vivos que habitan nuestro planeta.

Como tal, reconstruir cómo han evolucionado los paisajes de la Tierra durante millones de años es un paso fundamental para comprender la forma cambiante de nuestro planeta y la interacción de cosas como el clima y la tectónica. También puede darnos pistas sobre la evolución de la biodiversidad.

Trabajando con científicos en Francia ( Centro Nacional Francés para la Investigación Científica , la Universidad ENS de París , la Universidad de Grenoble y la Universidad de Lyon), nuestro equipo de la Universidad de Sydney ha publicado ahora un modelo geológico detallado de los cambios en la superficie de la Tierra en la prestigiosa revista Science .

El nuestro es el primer modelo dinámico, una simulación por computadora, de los últimos 100 millones de años en una alta resolución de hasta diez kilómetros. Con un detalle sin precedentes, revela cómo la superficie de la Tierra ha cambiado con el tiempo y cómo eso ha afectado la forma en que los sedimentos se mueven y se asientan.

Dividido en marcos de un millón de años, nuestro modelo se basa en un marco que incorpora la tectónica de placas y las fuerzas climáticas con procesos superficiales como terremotos, meteorización, ríos cambiantes y más.

Tres años en la fabricación

El proyecto comenzó hace unos tres años cuando comenzamos el desarrollo de un nuevo modelo de evolución del paisaje a escala global , capaz de simular millones de años de cambio. También encontramos formas de agregar automáticamente otra información a nuestro marco, como la paleogeografía, la historia de los paisajes de la Tierra.

Para este nuevo estudio, nuestro marco utilizó reconstrucciones y simulaciones tectónicas de placas de última generación de climas pasados a escala global.

Nuestras simulaciones informáticas avanzadas utilizaron la Infraestructura Computacional Nacional de Australia y se ejecutaron en cientos de procesadores informáticos. Cada simulación tomó varios días, construyendo una imagen completa para reconstruir los últimos 100 millones de años de evolución de la superficie de la Tierra.

Todo este poder de cómputo ha resultado en mapas globales de alta resolución que muestran los altibajos de los paisajes de la Tierra (elevación), así como los flujos de agua y sedimentos.

Todos estos encajan bien con las observaciones geológicas existentes. Por ejemplo, combinamos datos de flujos de agua y sedimentos de ríos actuales , áreas de cuencas de drenaje, estudios sísmicos y tendencias de erosión local y global a largo plazo.

Nuestros principales resultados están disponibles como mapas globales basados en el tiempo a intervalos de cinco millones de años del Open Science Framework .

Flujo de agua y sedimentos a través del espacio y el tiempo

Uno de los procesos superficiales fundamentales de la Tierra es la erosión, un proceso lento en el que el viento o el agua desgastan y arrastran materiales como el suelo y las rocas. Esto da como resultado flujos de sedimentos.

La erosión juega un papel importante en el ciclo del carbono de la Tierra: la circulación global interminable de uno de los componentes esenciales de la vida, el carbono. Investigar la forma en que los flujos de sedimentos han cambiado a través del espacio y el tiempo es crucial para nuestra comprensión de cómo los climas de la Tierra han variado en el pasado.

Descubrimos que nuestro modelo reproduce los elementos clave del transporte de sedimentos de la Tierra, desde la dinámica de las cuencas que representa las redes fluviales a lo largo del tiempo hasta los cambios lentos de las cuencas sedimentarias a gran escala .

Los ríos son uno de los principales transportadores de sedimentos a los océanos de la Tierra, con millones de toneladas depositadas a lo largo del tiempo. Ron Whitaker/Unsplash
Los ríos son uno de los principales transportadores de sedimentos a los océanos de la Tierra, con millones de toneladas depositadas a lo largo del tiempo. Ron Whitaker/Unsplash

 

A partir de nuestros resultados, también encontramos varias inconsistencias entre las observaciones existentes de las capas de roca (estratos) y las predicciones de dichas capas. Esto muestra que nuestro modelo podría ser útil para probar y refinar reconstrucciones de paisajes pasados.

Nuestros paisajes pasados simulados están completamente integrados con los diversos procesos en juego, especialmente el sistema hidrológico, el movimiento del agua, lo que brinda una vista más sólida y detallada de la superficie de la Tierra.

Vista de mapa (círculos rosados y amarillos) de los 100 caudales de sedimentos fluviales más altos en momentos específicos. Tristan Salles, autor proporcionado
Vista de mapa (círculos rosados y amarillos) de los 100 caudales de sedimentos fluviales más altos en momentos específicos. Tristan Salles, autor proporcionado

 

Nuestro estudio revela más detalles sobre el papel que ha desempeñado la superficie de la Tierra en constante evolución en el movimiento de sedimentos desde las cimas de las montañas hasta las cuencas oceánicas, regulando en última instancia el ciclo del carbono y las fluctuaciones climáticas de la Tierra a lo largo del tiempo.

A medida que exploremos estos resultados junto con el registro geológico, podremos responder preguntas de larga data sobre varias características cruciales del sistema de la Tierra, incluida la forma en que nuestro planeta recicla los nutrientes y ha dado lugar a la vida tal como la conocemos.

Fuente: Scientists just revealed the most detailed geological model of Earth’s past 100 million years

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