2011-10-28

The Messinian Salinity Crisis (1/3) - 1-km salt layer over most of the Mediterranean

[part 2/3 of this post] [part 3/3] [Spanish version]
[This is a science-diffusion article, an introduction to the MSC. Details on our research will appear here upon publication]


Pliny the Elder begun his Historia Naturalis (the oldest known encyclopedia) describing the geography known to the Romans. His account inevitably starts at the narrow entrance to their Mare Nostrum (the Mediterranean Sea), echoing local myths on the origin of the two sharp mountains flanking the Strait of Gibraltar:
"(...) the inhabitants believe that the two mountains were dug through by Hercules, upon which the sea, which was before excluded, gained admission, and so changed the face of nature."
Today we can only speculate on how was Pliny's account originated, but amazingly enough, science is giving us strong evidence that the Mediterranean was once indeed largely desiccated and that it was later refilled in a catastrophic event, just as those native Iberian peoples thought.


Pliny knew very little about the formation of the Earth: he simply lacked the scientific knowledge accumulated ever since. However, he understood that the Earth is not static but it changes as a result of dynamic processes. And he did know the widespread salt outcrops present along most of the Mediterranean coast: The Romans profusely used the gypsum salt crystals as window glasses, for example. Did they make a link between that salt and a past desiccation of the Mediterranean Sea?

Geoscientists inspecting the Realmonte mine in Sicily,
where Messinian salt is commercialized. 
In 1867, paleontologist Karl Mayer-Eymar realized that those gypsum outcrops formed in a similar geological age, and named that period Messinian after the impressive salt mines near the Sicilian town of Messina. In 1877, Carl Ochsenius published an influential work on the formation of such salt giants, these large deposits of salt recognized in many regions. The period of Mediterranean-wide salt deposition was recognized in 1954 as a dramatic environmental crisis, and accordingly became known as the Messinian Salinity Crisis, after the italian geologist Raimondo Selli. Only in the last decades has been the crisis properly dated as 5.3 to 6 million years old, around the time when the first hominins walked in Africa.

The whole mountain in this picture is made out of gypsum
salt crystals deposited during the earliest Messinian Salinity Crisis.
The unsettling house too. The blocks are fallen due to the steep
valley later excavated by the Aguas river. Near Sorbas (S Spain).
Photo: Garcia-Castellanos. 

During the Messinian times, as today, the Mediterranean was also a region undergoing deficit. I'm not talking about economics here, but about a hydrological deficit: the amount of water delivered by the rivers and by rainfall to the Med is not enough to compensate its water losses by evaporation. Thanks to the connection at the Strait of Gibraltar, this deficit is compensated by a net inflow of 70,000 m3/s of Atlantic water, a flow equivalent to about 40 times the Niagara Falls. The Atlantic is thus constantly refilling the Mediterranean net evaporation. This current is well known and feared by sailors because it easily brings your ship to a speed of several meters per second in one of the busiest crossroads in the world. Less known is the outflow current underneath, bringing deep, dense, saline water from the Med to the Atlantic. Both were widely used during WWII, by submarines aiming at crossing the strait silently (great film, Das Boot).

Present inflow and outflow from the Atlantic across the Gibraltar
Strait. The outgoing current is denser and runs underneath the inflow. 
Both were used by the submarines during World War II to sneak
in and out of the Med silently (Prenhall/Pearson).
Ochsenius theory of barriers
or thresholds (1877) to
explain the presence
of large salt deposits in the
geological record. 
Important: note that to increase the salinity of the Mediterranean it only takes a reduction of the outflow, whereas in order to make it dry, it also requires cancelling the inflow. For this reason, the presence of salt of Messinian age does NOT imply that the Mediterranean went dry. Artificial salt pans, for example, evaporate sea water keeping the brine at a constant level, maintained by further inflow of seawater. In 1849, italian chemist J. Usiglio experimented with this process and described in detail how, although the sea salt contains ten times more halite than gypsum, it is gypsum that precipitates first due to its lesser solubility. This could explain the abundance of gypsum onshore the Mediterranean, in contrast with the relative scarcity of onshore halite.
Present water salinity at the surface of the ocean, showing a
saltier Mediterranean caused by the higher evaporation 
and isolation of its waters. Source: World Ocean Atlas 2005

But what happened then offshore? If the salts were related to a pan-Mediterranean event, salt should also have accumulated in the deeper parts of the sea. Only in the 1960s, studies of the reflection of seismic waves (echoes of vibrations sent from a boat) started to show ubiquitous evidence of a disruption of the sediment layers, a few hundred meters below the seafloor. It was named the 'M reflector', and extended laterally up to approximately the 1500 m depth contour of the present sea, suggesting a widespread erosion event. Besides, the M reflector seemed to have formed simultaneously with the accumulation of a thick layer of a peculiar rock visible in the seismic reflections from the deepest parts of the Mediterranean basin. Today we know that this layer trapped about 10% of the oceans' salt during the Messinian times.

In the 70's, 3000-m-deep drillings carried out on board the Glomar Challenger proved the presence of salt deposits offshore Mallorca, demonstrating that the classical onshore outcrops had an equivalent in the open sea. It also found anhydrites and pebbles, interpreting that the Mediterranean consisted of a series of brackish lakes, possible remnants of a desiccated Med. But these were just weak circumstantial evidence, and both could be (and were indeed) strongly argued.
Distribution of Messinian salts in the Mediterranean 
(Ryan, 2008)

All the research published was supporting the existence of a great evaporitic basin affecting both the shallow marine basins at the margins of the Mediterranean and the deeper inner parts of the sea. But still this does not imply a desiccation or a large drawdown of the Med, as discussed above. 


Section across the Nile in Aswan (Egypt) by Chumakov (1967), 
based on wells. It shows a valley excavated by the 
river during the MSC, now filled with later sediments.
The main evidence really supporting a desiccation and a large level fall of the Mediterranean had arrived actually somewhat earlier, back in the late 1950s. The building of the Aswan Dam (1,200 km upstream from Alexandria) was disturbed by the discovery of a deep narrow gorge excavated in granite, hundreds of metres below sea level (Chumakov, 1967). This gorge has been since filled by loose sediments that hindered the construction of the dam. It is now known that the gorge follows and deepens downstream the Nile, reaching around 2000 m deep below Cairo. The Rhone, Ebro and Po rivers also have similar gorges buried below their present deltas, filled with post-Messinian sediment. In contrast with other canyons formed today in the Atlantic or the Pacific (linked to turbidity currents originated underwater at the continental shelf), the Messinian ones along the Mediterranean coast look like drowned river valleys (Loget et al., 2006, Urgeles et al., 2010).


Valley excavated during the Messinian salinity crisis at the
mouth of the Ebro River, as derived from recent seismic
reflection images. Scientific paper here
Today, the development of the MSC is still a matter of debate, and the occurrence of a large drop of the Mediterranean level is not yet fully agreed. What are the arguments in favor and against this possible Mediterranean desiccation? And what were the processes responsible for the crisis? In an upcoming post I will detail on this, and in a 3rd one I will focus on the outcomes of our own research that will soon appear in Nature. [update: link; pdf here]

[Go to the next chapter]


References:

  • Pliny's Historia Naturalis full text.
  • More science diffusion on the MSC in this article and in David Bressan's blog.
  • The scientific paper will be linked here upon publication.
  • Loget, N., Van Den Driessche, J. On the origin of the Strait of Gibraltar. Sedim. Geol. 188–189, 341–356 (2006).
  • Chumakov, I. S. (1973), Pliocene and Pleistocene deposits of the Nile valley in Nubia and upper Egypt, Initial Rep. Deep Sea Drill. Proj., 13, 1242-1243.
  • Ryan, W. B. F., Decoding the Mediterranean salinity crisis. Sedimentology 56, 95-136 (2008). doi: 10.1111/j.1365-3091.2008.01031.x

2011-10-25

ground displacements of the Sendai / Tohoku-Oki earthquake (Japan)

Impressive video of the ground motions during Japan's earthquake. Horizontal motion in blue (left panel) and vertical component in red (right). The movie shows the displacements due to the M9.0 and M7.9 earthquakes in Japan on March 11, 2011 (data, no model!). Each dot/arrow represents a continuous high precision GPS station of which more than 1200 are distributed throughout Japan in a network called GEONET. According to the author (Grapenthin, Alaska Univ.) this is an absolutely unique instrumentation density found nowhere else on the world.

You can distinguish body and surface waves, dynamic slip, and static displacements. Further details and higher resolution video for download at: http://gps.alaska.edu/ronni/sendai2011.html

Visualization: R. Grapenthin, Geophysical Institute, Univ. Alaska Fairbanks.
Data: preliminary GPS positioning solutions provided by ARIA/HPL/Caltech (ftp://sideshow.jpl.nasa.gov/pub/usrs/ARIA). All original GEONET RINEX data were provided to Caltech by the Geospatial Information Authority (GSI) of Japan.


Original scientific paper:
Grapenthin, Ronni; Freymueller, Jeffrey T.
The dynamics of a seismic wave field: Animation and analysis of kinematic GPS data recorded during the 2011 Tohoku-oki earthquake, Japan (from 0530 - 0630 UTC)
Geophys. Res. Lett., Vol. 38, No. 18, L18308
http://dx.doi.org/10.1029/2011GL048405
22 September 2011

2011-10-23

La Crisis Salina del Messiniense (2/3) - El progreso de la crisis

[English version here]
[Capítulo anterior: El Mediterráneo se evaporó]
[Este es un articulo de divulgación, los detalles de la investigación puedes encontrarlos aquí]

Cuando Plinio describió el mundo conocido por los romanos en su Historia Naturalis, comenzó, lógicamente, por el Estrecho de Gibraltar. Y citó una leyenda local según la cual a los dos peñones que flanquean la entrada al Mare Nostrum...
"[...] los llaman las Columnas de Hércules porque creen que él las separó con su espada, permitiendo la entrada del mar, que antes estaba excluída"
No conocemos el orígen de esta leyenda, pero hoy existen indicios sólidos de que el fin de la desecación del Mediterráneo consistió en una rápida inundación desencadenada al desbordar las aguas Atlánticas el Estrecho de Gibraltar (ver este post anterior). Y hemos visto evidencias convincentes de que, antes de eso, el Mediterráneo estuvo efectivamente aislado y en buena parte desecado ¿Cual fue la causa de ese aislamiento? ¿Qué originó la Crisis Salina del Mesiniense?

[Source: Prenhall/Pearson]
La desmesurada concentración de sal durante ese periodo es un escenario excepcional, incluso para un geólogo. Para entenderla hay que dejar un momento el campo de la sedimentología y curiosear en la climatología y la tectónica de placas. Todavía hoy, el clima de la cuenca mediterránea es relativamente seco. El agua que aportan los ríos y la lluvia al mar no compensa la evaporación en su superficie. Debido a este déficit hídrico, la salinidad del Mediterráneo es ligeramente mayor (un 0.2 %) que la del océano global y si la diferencia no es mayor es porque hay una constante mezcla con el Atlántico a través del Estrecho de Gibraltar. Una corriente de agua Atlántica entra por la parte más superficial, mientras que otra más salada y densa sale en profundidad. Ambas corrientes fueron muy utilizadas por los submarinos en la Segunda Guerra Mundial para entrar y salir silenciosamente del Mediterráneo (véase por ejemplo el memorable film Das Boot) y todavía se encuentran restos de submarinos bombardeados en la región. La interacción entre ambas es responsable de las ondas de gravedad mostradas en la segunda imagen del capítulo anterior. Para mantener el nivel del Mediterráneo, la entrada de agua es un 3% mayor que la corriente de salida que circula en profundidad.  Los marinos que atraviesan el estrecho conocen bien la fuerza de esa corriente, como también la conocían en tiempos de Plinio. Tal vez los habitantes del sur de Iberia encontraron con su leyenda una relación entre esa corriente y la masiva presencia de sales a lo largo de la costa mediterránea. O tal vez el acierto de esta visión tan dinámica de la Tierra fuera sólo una casualidad.
La entrada neta de agua en el Mediterráneo es en promedio 70.000 m3/s, que equivale a unas 40 veces el caudal de las cataratas del Niágara. Si hoy se construyera una barrera en el estrecho que impidiera esta entrada de agua, el nivel del Mediterráneo descendería casi un metro cada año. Por inverosímil que parezca, esta idea ya se le ocurrió al ingeniero alemán Herman Sörgel en 1929, que planeó la construcción de un inmenso dique en Gibraltar con la idea de unir Europa y Africa secando el Mar Mediterráneo: el Proyecto Atlántropa. Es una de las más disparatadas distopías que conozco y afortunadamente no prosperó, pero ilustra bien lo que pudo suceder durante el Mesiniense: que el nivel del mar global quedara por debajo del umbral del estrecho y al quedar el Mediterráneo literalmente incomunicado, se evaporase.
Vista satelital de las Béticas, el Rif, y el Estrecho de Gibraltar.
La cámara mira al NE, las cumbres de Sierra Nevada
están en el centro superior.
Reconstrucción de la geografía del Arco de Gibraltar antes del inicio de la crisis Mesiniense. Había varias conexiones entre los dos mares. Fuente: Smith609 @ Wikimedia Commons
Hay que mencionar que esa conexión Atlántico-Mediterráneo no estaba en el Estrecho de Gibraltar como en la actualidad, sino en varios estrechos que atravesaban lo que se conoce como el Arco de Gibraltar (la actual cordillera del Rif y de las Béticas, que entonces era un arco de islas entre Iberia y África). Hay aún dudas sobre si la última entrada de agua Atlántica se produjo a través de la cordillera Bética o de la cordillera Rifeña (en Marruecos). En ambas zonas se encuentran sedimentos Mesinienses que prueban aquella conexión marina, y en ambas esos sedimentos están muchos cientos de metros por encima del nivel del mar, lo que sugiere que el aislamiento del Mediterráneo pudiera haberse producido por un levantamiento de ambas regiones. El análisis del volcanismo del Mar de Alborán (Duggen, 2003) y las imágenes obtenidas de la estructura interna del manto terrestre indican que este levantamiento pudo producirse de forma parecida a otras zonas del planeta: un pedazo de litosfera se habría desprendido de la corteza terrestre, hundiéndose en el manto fluido debido a su mayor densidad.

Dos ciclos de yeso cristalino Mesiniense con una intercalación de roca margosas,
cerca de Sorbas (Almería, España). Fuente: Wikimedia Commons
Sin embargo, el análisis de isótopos de Estroncio contenidos en los sedimentos ha confirmado que durante una larga fase inicial de la crisis salina, antes de la desecación, el Mediterráneo recibía agua del Atlántico. Esto por un lado es muy interesante, porque sugiere que el Mediterráneo actuó como una enorme salina y en apenas 100.000 años el agua que entraba contendría suficiente sal para explicar el enorme volumen depositado en el fondo. Pero para ello, el estrecho de comunicación no podía ser ni demasiado pequeño (para no impedir el flujo de entrada que compensa la evaporación) ni demasiado profundo (para no permitir la salida de agua hacia el Atlántico y no diluir así la salmuera). La profundidad del estrecho tendría que ser, según cálculos hidráulicos, de pocas decenas de metros. Y esto entra en conflicto con la noción de que el aislamiento resultó de una competición entre el nivel del mar y alguna forma de levantamiento tectónico de los estrechos: estos procesos funcionan en escalas de tiempo muy distintas, de unos pocos miles de años en el caso del nivel del mar y de millones de años en el caso de la tectónica. ¿Cómo pudo entonces mantenerse el estrecho tan somero durante un periodo de tiempo tan largo? 


En la última parte de este post contaré la explicación que proponemos (que aparecerá publicada próximamente en la revista Nature). Habrá que indagar en los procesos que pudieron producir esta secuencia de sucesos registrados en los sedimentos del fondo del Mediterráneo. A cambio, tal vez podremos entender cómo responde nuestro planeta ante situaciones tan extremas como la que atravesó el Mediterráneo durante la era Mesiniense. (Continuará...)

2011-10-19

The state of the Geoblogosphere – geoscience communication in the social web

[Un resumen de un artículo que analiza la blogosfera sobre geociencias, hecho por alemanes. Lo creais o no (¿No habrá algún error?), España está en segundo lugar en número de blogs sobre Ciencias de la Tierra]

[excerpt from the original articleThe state of the Geoblogosphere – geoscience communication in the social web]
[...]
Lutz Geißler1, Robert Huber2 and Callan Bentley3     109599 Freiberg, Germany 2MARUM, University of Bremen, Bremen, Germany 3Northern Virginia Community College, 8333 Little River Turnpike, Annandale, VA 22003 USA

Our survey shows that a majority of persons writing geoblogs are young, male, and academic. Most live in the USA and Europe. Collectively, their main motivation to blog is to share knowledge and to popularize the geosciences. Blogging is also seen as an opportunity to improve the authors’ writing skills, perform outreach, establish new contacts, and positively influence their careers. The rapid dissemination of news has been cited as an important advantage of the geoblogosphere.
[...]
Geobloggers perceive their activities as building up their professional network, enhancing their scientific eloquence, and generating a useful educational and outreach tool. Geoblogging may have the potential to evolve into an important part of the modern geoscience working environment.

Introduction

[...]
This ease of publication not only resulted in an increase of individuals’ online diaries, but also affected semi-professional and professional blogs, e.g., community blogs, corporate blogs, and scientific blogs (William and Jacobs, 2004). Bonetta (2007) estimated the number of science blogs at 1,000 – 1,200. The actual quantity is much higher with respect to the establishment of large science blogging platforms or “collectives” in recent years (e.g., scienceblogs.com, scientopia.org, Nature Network Blogs).

The first geoscientific blogs were released in 2001 with “Green Gabbro” (Bentley, 2008) and in 2003 with “Andrew’s Geology Blog”. Building on the term “blogosphere”, blogging geoscientists soon established “geoblogosphere” as shorthand for the entirety of the geoblog community, including bloggers and readers.

The first data on geoblogs were collected by Bentley (2008) who conducted a short online survey with 46 participants representing approximately 50 % of the geoblogosphere at that time (Geißler, 2009). Another geoblog-survey was started in August 2009 (female participants: n = 91) to investigate geoblogs as a resource and social support network for women geoscientists (Hannula et al., 2009a, 2009b; Jefferson et al., 2010). This survey included bloggers (n = 36) and blog readers.

The authors extend and reissue the survey of Bentley (2008), supplemented by data from statistical and semantic analysis of more than 200 Earth science blogs. The study presented here is the first comprehensive attempt to characterize the geoblogosphere from the bloggers’ point of view.
[...]

3. Results

The geobloggers

The demographic and social background of the geoblogosphere is quite variable but shows some clear patterns. 57.7 % of the bloggers are 25 to 40 years old, whereas an additional of 30.8 % are geobloggers in their 40’s and 50’s. Minory populations in the geoblogosphere are very young bloggers (18-24: 7.7 %) and older bloggers (61-68 yrs: 3.8 %).

Most geobloggers are male (78.2 %) and live in the USA (51.3 %), followed by Spain and Germany with 11.5 % each, and Great Britain (7.7 %; Fig. 1).

Figure 1 Geographic location of surveyed geobloggers. (n = 78)
Figure 1 Geographic location of surveyed geobloggers. (n = 78)
Most of the geobloggers have an academic background. One-fifth (21.8 %) of the respondents hold Bachelor of Science or Bachelor of Arts as their highest degree. The majority achieved a Master or a comparable degree (35.9 %), followed by 32.1 % of the surveyed bloggers who hold a PhD. Only 9.3 % stated a lower degree, e.g., an Associate in Applied Arts & Science (AAS) degree, or a high school graduation.

Most geobloggers are either graduate students or teaching and researching staff on university faculties (Table 2; Fig. 2). One third work as freelancers, consultants, and in industry. Unemployed bloggers, undergraduate students and educators without research activities are represented in equal shares. Researchers in the public sector (e.g., in geological surveys), post-doctoral researchers who do not teach, and museum researchers are not as represented as their colleagues teaching at universities.

Table 2 Geoscientific affiliation and/or current employment status of the participants; n – number of participants; a – number of answers.
Table 2 Geoscientific affiliation and/or current employment status of the participants; n – number of participants; a – number of answers.

Most of the geobloggers publish a new article (or blog “post”) once to several times a week (35.9 %) or a month (33.3 %). Only 12.8 % publish one or several blog posts per day. The remaining bloggers (17.9 %) publish their articles irregularly (Fig. 2). The geoblogosphere average is 0.37 new posts per day (median: 0.21) or 1 new post every 2.7 days (Fig. 3). This contrasts with the calculation of Bentley (2008) calculated, who found an average of 0.55 posts per day in his survey. The difference may be accounted for by considering some extraordinarily active blogs with an average rate of up to 3.6 posts per day (Bentley, 2008), which did not participate in the current study.

Geoscientific topics

Table 3 Topics geobloggers write about and read in other geoblogs; n – number of participants; a – number of answers. See Figure 5 for comparison.
Table 3 Topics geobloggers write about and read in other geoblogs; n – number of participants; a – number of answers. See Figure 5 for comparison.

Monothematic blogs are rare. Instead, geobloggers embrace a variety of sources of inspiration (Fig. 6). The majority of geobloggers write 91-100 % of their posts about geoscience-related topics (72 % of them exclusively). Only 8 % of the geoblogs contain less than one-third geoscientific posts (Fig. 7).

Figure 6 Sources of inspiration for surveyed geobloggers (n = 78; a = 265)
Figure 6 Sources of inspiration for surveyed geobloggers (n = 78; a = 265)

Figure 7 Variation in the proportion of geoscience-related posts published within the surveyed geoblogs (n = 78).
Figure 7 Variation in the proportion of geoscience-related posts published within the surveyed geoblogs (n = 78).
The statistics of the “Geoblogosphere News” aggregator database (Huber et al., 2009) allow a more specific view on the geoblog topics by analyzing the most used general geologic and stratigraphic terms, and names of locations and countries in the news feeds of 265 geoblogs (Table 4). According to this automated compilation of data, 40 % of the blog posts which contained stratigraphic terms cover the Mesozoic, 34 % deal with the Paleozoic, 25 % are about the Cenozoic, and 1 % discuss the Proterozoic.

Table 4 Number of the 10 most frequently used terms in geoblogs indexed by the “Geoblogosphere News” aggregator (Huber et al., 2009) until January 5, 2010. These keyword terms are categorized in countries, stratigraphy, locations and general geologic terms (n = 265).
Table 4. Number of the 10 most frequently used terms in geoblogs indexed by the “Geoblogosphere News” aggregator (Huber et al., 2009) until January 5, 2010. These keyword terms are categorized in countries, stratigraphy, locations and general geologic terms (n = 265).
[...]
Interestingly, and in contrast to their own writing preferences, geobloggers prefer reading about “hard” geoscientific facts and analysis (e.g., geomorphology, sedimentology, volcanology) rather than reading personal experiences and opinions (e.g., field trip diaries, travel reports). Furthermore, posts about teaching and education or climate change are frequently published but attract less attention by geoblog readers (Fig. 5).
[...]

5. Conclusion

Our survey shows that the geoblogosphere is a topically widespread, fast-paced and growing community without geographic constraints, but with Anglo-American dominance. Geobloggers are highly motivated to educate and inform their readers, and to popularize the geosciences. Geoblogs show the potential to contribute to knowledge transfer from scientists to the general public, though they have yet to establish a reputation as a reliable source of geoscience information. [...]

2011-10-17

La Crisis Salina del Messiniense (1/3) - El Mediterráneo se evaporó

[English version here]
[Capítulo siguiente: El progreso de la crisis]
[Este artículo es divulgativo, para detalles sobre la investigación visita este vínculo]

A lo largo de la costa Mediterránea existen numerosos yacimientos de sal que son explotados desde hace al menos dos mil años y que ya atrajeron la curiosidad tanto de Plinio el Viejo como de los primeros geólogos del siglo XIX. La roca de sal se forma en la naturaleza durante la evaporación masiva de agua, como en las salinas de las que obtenemos la sal de consumo. Pero la sal acumulada en el Mediterráneo suma más de un millón de kilómetros cúbicos, equivalente a un 10% de la sal disuelta en todo el océano y unas 50 veces la sal disuelta en el Mar Mediterráneo hoy en día. Actualmente, a los acontecimientos geológicos que provocaron esa acumulación de sal se les agrupa en la llamada Crisis Salina del Messiniense.

En las salinas el agua marina se transforma por evaporación en una salmuera concentrada hasta que los iones llegan a la saturación y acaban cristalizando formando sales. En 1849, el químico italiano J. Usiglio experimentó con este proceso y observó que, aunque el mar contiene diez veces más halita (sal común) que yeso, es éste el que precipita antes, debido a su menor solubilidad. Esto podía explicar la abundancia de yeso en los yacimientos costeros del Mediterráneo.
Toda la roca que abarca esta fotografía es yeso cristalino acumulado durante la Crisis Salina del Messiniene. El desnivel excavado por el río que circula entre el fotógrafo y la montaña ha dado lugar a la caída de los grandes bloques de cristales de yeso. Junto a Sorbas (Almería, España). Foto: Garcia-Castellanos.
Karl Mayer-Eymar (1826-1907), un paleontólogo suizo, puso fecha a las sales circunmediterráneas a partir de fósiles que encontró junto a ellas y en 1867 bautizó aquel período con el nombre de Messiniense, por la región italiana de Messina, uno de los yacimientos de sal más conocidos en la época. Hoy sabemos que el periodo Messiniense tiene una edad de unos 6 millones de años, la época de los primeros homínidos. Pero la formación de esos depósitos sigue siendo un enigma.
¿Llegó el Mediterráneo realmente a secarse? La presencia masiva de sal puede ser explicada por una reducción prolongada de la comunicación con el océano, que impediría la mezcla con las aguas Atlánticas y la concentración progresiva de la sal, como en una salina. Para esto no es necesario un descenso del nivel del Mediterráneo por evaporación: el agua evaporada pudo en principio ser repuesta continuamente con la entrada de agua atlántica, como ocurre en la actualidad a través de Gibraltar.

Ondas de gravedad producidas por la entrada en el Mediterráneo de agua Atlántica a través del Estrecho de Gibraltar. Como en la era Messiniense, el Mediterráneo actual es hídricamente deficitario (recibe menos agua de los ríos y la lluvia de la que evapora), lo que se compensa con esta corriente.
Date: 06.03.2004 Credit: NASA Johnson Space Center - Earth Sciences and Image Analysis (NASA-JSC-ES&IA)

Pero en 1961, una campaña de prospección sísmica (consistente en enviar vibraciones al fondo del mar y recoger su eco para visualizar las capas de los sedimentos del suelo marino) reveló un reflector acústico a unos 100-200 metros bajo el suelo marino. Fue bautizado como el reflector M. El reflector M se detectaba en las zonas del Mediterráneo de más de 1400 metros de profundidad, sugiriendo que esa capa fue depositada de manera uniforme y simultánea en algún momento en el pasado. En 1970, el reflector M fue perforado en el Sitio 124 (cerca de Mallorca, pero a gran profundidad) del programa DSDP (Deep Sea Drilling Program), desde el buque Glomar Challenger y bajo la supervisión de los científicos William Ryan (geofísico) y Kenneth J. Hsu (sedimentólogo). Al llegar a la misteriosa capa, el taladro comenzó a vibrar y se atascó. Cuando subieron la broca sólo recuperaron algunos algunos restos sueltos de roca, de apariencia decepcionante. Pero Ryan y Hsu, junto con la paleontóloga Maria Bianca Cita pronto reconocieron algunas propiedades interesantes.
Los restos contenían una mezcla de cantos basálticos, piedra caliza blanca, cristales transparentes de yeso y microfósiles. Habían foraminíferos de aguas poco profundas, pero también pequeñas conchas de moluscos. De acuerdo con Cita esos organismos estaban poco desarrollados, tal vez como respuesta a condiciones ambientales extremas. Ryan y Hsü vieron que los clastos de basalto eran cantos rodados y guijarros traídos por ríos, que la piedra caliza y el yeso podían ser restos de una sabkha (una especie de salina natural como las que se encuentran hoy en día en Túnez) y que los microfósiles pudieron haber habitado un lago hipersalino. La perforación parecía haber alcanzado por primera vez en en fondo del Mediterráneo los depósitos coetáneos a las sales que se observan en tierra firme.


Distribución de sales Messinienses en el Mediterráneo (Rouchy & Carusso, 2004). Rojo: halita; Azul: Yeso.

Poco antes, unos pozos excavados para la construcción de la presa del Nilo en Asuán habían producido un resultado aún más sorprendente: Unos 1000 km río arriba de Alejandría, el Nilo circulaba sobre un antiguo valle de unos cientos de metros de profundidad, ahora cubierto de sedimentos posteriores a la Crisis Messiniense.
Esquema de los resultados de las perforaciones en Aswan (Egipto) hecho por Chumakov en 1967, que muestra el valle excavado en el valle del Nilo. 

El Nilo erosionó por tanto su propio lecho y se encajó en él hasta quedar muy por debajo del actual nivel del mar. Eso sólo se puede explicar si, o bien el nivel del Mediterráneo hubiera descendido muy por debajo del actual, o bien todo el nordeste de África se hubiera levantado unos cientos de metros. Pero lo segundo resulta geológicamente aún más inverosímil que lo primero. Además, pocos años más tarde se encontraron pruebas aún más esclarecedoras: en los deltas del Nilo y del Ródano se habían excavado en el mismo periodo gargantas de más de un kilómetro de profundidad, comparables al Cañón del Colorado actual solo que ahora están cubiertas por sedimentos deltaicos más recientes. Estas gargantas messinienses se han identificado ahora en muchos ríos del Mediterráneo, que muestran además que cuanto mayor era el caudal del río, más excavó su propio delta durante el periodo Messiniense. Para cualquier geomorfólogo la interpretación sería clara: hace 6 millones de años, durante el Messiniense, el nivel del Mediterráneo descendió entre uno y dos kilómetros por debajo del actual.

La hipótesis de la desecación causó una intensa discusión entre la comunidad científica que todavía hoy continúa. Hay que tener en cuenta que cualquier teoría sobre la Crisis Salina del Messiniense ayudaría a explicar otros depósitos salinos aún mayores pero peor conocidos, ocurridos en periodos geológicos más remotos. Pero sobretodo, procesos tan extraordinarios como éste se topan de frente con uno de los principios históricos de la geología: el gradualismo. Este pilar de la investigación geológica establece que el presente debe ser la clave para el pasado y que la Tierra ha evolucionado por acción de los mismos procesos que vemos hoy en día (erosión, movimiento de fallas, etc) durante largos periodos de tiempo. Pero la magnitud y escala de la crisis Messiniense no tiene parangón en la Tierra actual. 
Otra dificultad para que fuera aceptada la hipótesis de la desecación es que ésta abría casi tantos interrogantes como los que cerraba, algo que no agrada en ciencia, donde prima la simplicidad. Por ejemplo, conforme aumentó la calidad y cantidad de la prospección sísmica, quedó patente que el  grosor de las sales era enorme, en muchos lugares superior a un kilómetro. En Sorbas (Almería, ver primera foto), sólo los yesos tienen un grosor de 120 metros, lo que a priori requeriría la evaporación de una columna de agua de 40 kilómetros. Pero el Mediterráneo tiene una profundidad media de sólo 1.6 km.

Para poder comprender mejor la crisis salina es necesario conocer un poco de la formación del Mediterráneo y las circunstacias en las que se produjo.

[capítulo siguiente: El progreso de la crisis]

2011-10-11

Fe y Ciencia

He hecho un experimento muy sencillo con el Books Ngram Viewer de Google Books.
El gráfico muestra la frecuencia con que se mencionaban las palabras "fé" (azul) y "ciencia" (rojo) desde el año 1500, tanto en lengua inglesa (gráfico de arriba) como en español (abajo).
En inglés
En español
Ojo, la escala vertical es distinta entre los dos paneles. En la página de Ngram se explican las limitaciones de estos datos, que son muchas.

Pero parece verosímil el tardío clímax de la fe en lengua española. Y también parece realista el cruce de las curvas alrededor del año 1900 ¡en ambas lenguas! ¿No es un gráfico esperanzador?

Aún más interesante y fácil de comparar, mirad los resultados para Dios y Ciencia y para God and Science. El pico religioso hispanohablante no es más alto, sino que simplemente llegó con ... 70 años de retraso. ¿Suena familiar?

En fin, hay esperanza, pero será una batalla muy larga.