Las etapas de isótopos marinos ( MIS ), etapas de isótopos de oxígeno marinos o etapas de isótopos de oxígeno ( OIS ), son períodos cálidos y fríos que se alternan en el paleoclima de la Tierra , deducidos de datos de isótopos de oxígeno derivados de muestras de núcleos de aguas profundas . Mirando hacia atrás desde el presente, que es MIS 1 en la escala, las etapas con números pares tienen niveles altos de oxígeno-18 y representan períodos glaciales fríos, mientras que las etapas impares son bajas en las cifras de oxígeno-18, que representan intervalos interglaciares 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 llaman apoderados .
La escala de tiempo MIS se desarrolló a partir del trabajo pionero de Cesare Emiliani en la década de 1950 y ahora se usa 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 mejores y más completos datos. para ese período para la paleoclimatología o el estudio del clima primitivo de la Tierra, [1] que representa "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, debe variar dependiendo de la temperatura predominante del agua 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 puede alcanzar en el futuro hasta 15 millones de años. Algunas etapas, en particular MIS 5, se dividen en subetapas, como "MIS 5a", siendo 5 a, c y e cálidas y b y d frías. También se puede utilizar un sistema numérico para referirse a "horizontes" (eventos en lugar de períodos), representando, por ejemplo, MIS 5.5 el punto máximo de MIS 5e, y 5.51, 5.52, etc., los picos y valles del registro en una imagen fija. nivel más detallado. Para períodos más recientes, se sigue desarrollando una resolución cada vez más precisa del tiempo. [4]
En 1957, Emiliani se mudó a la Universidad de Miami para tener acceso a barcos y equipos de perforación de núcleos, y comenzó a perforar en el Caribe y recopilar 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 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 cuando se expandieron tomaron el isótopo más ligero de oxígeno-16 con preferencia al más pesado oxígeno-18. [5] Se encontró que los ciclos en la proporción de isótopos corresponden a evidencia terrestre de glaciales e interglaciales. Un gráfico de toda la serie de etapas reveló avances y retrocesos insospechados del hielo y también completó los detalles de los estadios e interestadiales .
Muestras de núcleos de hielo más recientes del hielo glacial actual corroboraron los ciclos mediante estudios de deposición de polen antiguo . Actualmente, varios métodos hacen posible obtener detalles adicionales. La comparación de las etapas con los períodos nombrados continúa a medida que se descubren nuevas fechas y se exploran geológicamente nuevas regiones. Los registros isotópicos marinos parecen más completos y detallados que cualquier equivalente terrestre, y han permitido identificar una cronología de la glaciación para el Plio-Pleistoceno . [6] Ahora se cree que los cambios en el tamaño de las principales capas de hielo , como la histórica capa de hielo Laurentide de América del Norte, son el principal factor 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 ligeros cambios cíclicos en la inclinación del eje de rotación de la Tierra: la "teoría orbital". De hecho, el hecho de que los datos del MIS coincidieran tan bien con la teoría de Milankovich, que él formó durante la Primera Guerra Mundial, fue un factor clave para que la teoría ganara aceptación general, a pesar de algunos problemas pendientes 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 les permite correlacionarse con las inversiones geomagnéticas de la Tierra . En el caso de muestras de núcleos más antiguos, normalmente no se pueden distinguir las deposiciones anuales individuales y la datación se toma de la información geomagnética de los núcleos. [9] El análisis de los núcleos de hielo proporciona otra información, especialmente sobre las proporciones de gases como el dióxido de carbono en la atmósfera .
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; luego, la curva compuesta se suavizó, filtró y ajustó a los ciclos conocidos de las variables astronómicas. El uso de varios perfiles isotópicos fue diseñado para eliminar errores de "ruido" que podrían haber estado contenidos en un único registro isotópico. [10] Otro gran proyecto de investigación financiado por el gobierno de Estados Unidos en las décadas de 1970 y 1980 fue Clima: investigación, mapeo y predicción de largo alcance (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, y algunas de las investigaciones también se dirigieron al clima de hace unos 120.000 años, durante el último interglaciar. Los avances teóricos y los datos muy mejorados disponibles en la década de 1970 permitieron realizar una "gran síntesis", mejor conocida por el artículo de 1976 Variaciones en la órbita terrestre: marcapasos de las edades de hielo (en Science ), de JD Hays, Shackleton y John. Imbrie , que todavía goza de amplia aceptación y cubre la escala de tiempo del MIS y el efecto causal de la teoría orbital. [11]
En 2010, la Subcomisión de Estratigrafía Cuaternaria de la Comisión Internacional de Estratigrafía eliminó otras listas de fechas MIS y comenzó a utilizar Lisiecki & Raymo (2005) LR04 Benthic Stack, actualizado. Esto fue compilado por Lorraine Lisiecki y Maureen Raymo . [12]
Las siguientes son las fechas de inicio (aparte de las subetapas MIS 5) del MIS más reciente (Lisiecki & Raymo 2005, LR04 Benthic Stack ). Las cifras, de hace miles de años, proceden del sitio web de Lisiecki. [13] Los números de las subetapas en MIS 5 denotan picos de subetapas en lugar de límites.
La lista continúa hasta MIS 104, que comenzó hace 2.614 millones de años.
Las siguientes son las fechas de inicio del MIS más reciente, en kya (hace miles de años). Las primeras cifras provienen de Aitken & Stokes de Bassinot et al. (1994), con las cifras entre paréntesis, 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 del SPECMAP están dentro de los 5 kya de las cifras proporcionadas aquí. Todas las cifras hasta MIS 21 están tomadas de Aitken & Stokes, Tabla 1.4, excepto las subetapas de MIS 5, que provienen de la Tabla 1.1 de Wright. [17]
Algunas etapas más antiguas, en mya (hace millones de años): [18]