¿Cómo acabar con el 89 % de las especies marinas del Mediterráneo? Lecciones del pasado

Caballito de mar mediterráneo (Hippocampus guttulatus). Vojce/Shutterstock

Daniel García-Castellanos, Instituto de Geociencias de Barcelona (Geo3Bcn – CSIC)

¿Qué pasaría si convirtiéramos todo el mar Mediterráneo en una gigantesca salina? ¿Sobreviviría su fauna? ¿Cuánto tiempo necesitaríamos para recuperarla? Parecerían preguntas intrascendentes si no fuera porque un arquitecto bávaro dedicó buena parte de su vida a ese proyecto: construir una gran presa a través del estrecho de Gibraltar y dejar que el Mediterráneo se secara para colonizar el terreno ganado al mar.

Mapa del proyecto Atlantropa de Herman Sörgel, complementario al Lebensraum de la Alemania nazi, que buscaba el vaciado parcial del Mediterráneo para ganar más tierra en Europa. Iraultzailea/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Herman Sörgel organizó conferencias y documentales y recaudó financiación hasta los años 50 para un proyecto que, pensó, fomentaría la cooperación entre África y Europa y electrificaría ambos continentes con gigantescos proyectos hidroeléctricos.

Lo que Sörgel no sabía es que su sueño ya había sido realidad cinco millones y medio de años antes, a finales de la era del Mioceno, sin más proyecto detrás que el de las leyes naturales.

Cuando el Mediterráneo se secó

Desde la década de los 70, varias generaciones de geólogos y geofísicos marinos han confirmado la existencia de una capa de sal de entre uno y tres kilómetros de espesor enterrada en la mayor parte del Mediterráneo más profundo.

Se trata de casi un millón de kilómetros cúbicos de sal que atestiguan un breve periodo de aislamiento del Mediterráneo del resto del océano. Breve en el sentido geológico, porque el episodio duró unos 190 000 años. Y no solo eso: el seco clima mediterráneo provocó la evaporación de sus aguas y expuso a la intemperie gran parte de su suelo marino tras la precipitación de toda aquella sal.

Vídeo sobre la crisis de salinidad del Messiniense.

El responsable no fue ningún excéntrico arquitecto alemán sino la tectónica de placas. La cuenca mediterránea, atrapada entre dos continentes que continúan hoy aproximándose hasta dos centímetros cada año, quedó aislada del Atlántico y sus aguas se evaporaron rápidamente debido al clima árido que domina nuestro planeta en estas latitudes.

Este escenario, conocido como la crisis de salinidad del Messiniense (el último periodo del Mioceno), es el mayor cataclismo sufrido por la Tierra desde la caída del meteorito que acabó con los dinosaurios no voladores y con la era Mesozoica hace 65 millones de años.

Cierre del último canal de conexión entre el Mediterráneo y el Atlántico, conduciendo a la desecación completa del primero durante la crisis salina mesiniense hace 5,96 millones de años. (B) y (C): los ríos que anteriormente drenaban al Mediterráneo excavaron en los márgenes continentales profundas gargantas erosivas; (D) la evaporación condujo a la saturación de la sal en las aguas y a la precipitación de capas de sal de más de un kilómetro de espesor; (E) en las partes más profundas del mar quedaron lagos donde se evaporaba el agua recogida de la cuenca mediterránea. La viñeta recrea el tránsito de mamíferos, como camélidos y gerbillos, a través del estrecho de Gibraltar. Pau Bahí y Daniel García Castellanos/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Gracias a ello, no es necesario ningún experimento geoingenieril para responder a la pregunta inicial: ¿cómo de resiliente es la vida marina frente a una crisis medioambiental de este calibre?

La respuesta acaba de ser publicada en la revista Science, en un estudio liderado por Konstantina Agiadi, de la Universidad de Vienna, con la colaboración del CSIC y de 25 paleontólogos de 25 institutos europeos. Tras reunir toda la información fósil del Mediterráneo de entre hace 11 y 2 millones de años, nuestros resultados sugieren que la vida marina autóctona fue prácticamente extinguida durante el aislamiento del Mediterráneo y que la posterior recolonización por especies atlánticas dio origen a la fauna mediterránea tal y como la conocemos hoy en día.

Las especies autóctonas, las desaparecidas y las inmigrantes

Analizando estadísticamente la información de más de 750 artículos científicos hemos podido documentar 22 932 muestras de vida marina fósil que documentan 4 897 especies mediterráneas antes de la salinización del Mediterráneo. De las 779 especies posiblemente endémicas (encontradas solo en el Mediterráneo), solo 86 seguían presentes después del fenómeno salino.

A modo de ejemplo, todos los corales tropicales que abundaban en el Mediterráneo antes del gigantesco cambio medioambiental desaparecieron. En cambio, alguna especie de sardina aparentemente endémica logró sobrevivir. Un ejemplo de mamífero superviviente es el sirenio, emparentado con los actuales manatíes y dugongos (también conocidos como vacas marinas).

Reconstrucción de un paisaje marino del Plioceno temprano (hace 5,1-4,5 millones de años) frente a la costa de Toscana (Italia) en la que aparecen el monodóntido Casatia thermophila y el sirenio Metaxytherium subapenninum, dos de las muchas especies que sólo se encontraron en el mar Mediterráneo tras la reapertura de la puerta al Atlántico. Alberto Gennari, CC BY

Debido a lo limitado y fragmentado del registro fósil, no podemos asegurar que estas especies fueran todas endémicas ni que no hubieran sobrevivido fuera del Mediterráneo, de ahí el valor de realizar este estudio de forma estadística con un gran número de especies. Pero las que lo eran, ¿dónde consiguieron sobrevivir? ¿Qué refugios encontraron para evitar el radical aumento de salinidad y temperatura?

Estas preguntas siguen sin respuesta, pero sí hemos podido constatar que los cambios de las poblaciones son debidos al reemplazo por especies atlánticas tras la reinundación, más que a una rápida adaptación al nuevo medio hipersalino. Es decir, la vida no tuvo tiempo para adaptarse y las especies extintas fueron sustituidas por otras exóticas, atlánticas.

Algunas especies icónicas como el gran tiburón blanco y el delfín aparecieron por primera vez en el Mediterráneo solo tras la crisis. Y aún más interesante: la actual mayor riqueza faunística del Mediterráneo occidental se estableció tras la reinundación, mientras que anteriormente el número de especies era mayor en el Mediterráneo oriental (mar Jónico y mar de Levante).

El delfín listado (Stenella coeruleoalba) es una de las especies de delfines más frecuentes del Mediterráneo. Los delfines aparecieron en este mar al restablecerse las condiciones marinas normales tras la crisis salina. Francesca Grossi/Wikimedia Commons, CC BY

Lecciones sobre las extinciones masivas

El impacto del aislamiento del Mediterráneo sobre su fauna y flora fue enorme, destruyendo la mayoría de sus ecosistemas y su conectividad. Otro importante resultado que hemos obtenido estudiando aquel gigantesco experimento natural es que la recuperación en términos de número de especies duró más de 1,7 millones de años. Esta lenta recuperación de la riqueza de los ecosistemas mediterráneos proporciona la primera cuantificación detallada de la respuesta biológica estadística a un evento de extinción de esta magnitud.

La biodiversidad mediterránea actual es muy alta gracias a la presencia de numerosas especies endémicas. Nuestros resultados sugieren que esto también era así hace 6 millones de años, pero que la gran mayoría de esas especies endémicas desaparecieron durante el aislamiento y salinización del Mediterráneo.

Y quizá otra lección aprendida de este estudio sea que, por muy tentadores proyectos de geoingeniería que se nos ocurran y nos permitan soñar con mantener el actual ritmo de emisiones y de destrucción de ecosistemas, vale la pena aprovechar bien las experiencias que nos brinda el pasado geológico de la Tierra antes que experimentar con ella. El Mediterráneo, pese a mantener el océano global como reservorio de especies, tardó millones de años en recuperarse. Nadie sabe aún cuánto tardará en recuperarse la vida marina de un cambio a escala global como el que está en curso.

Daniel García-Castellanos, Earth scientist, Instituto de Geociencias de Barcelona (Geo3Bcn – CSIC)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

The largest flood in Earth’s history burst through Gibraltar and Sicily and refilled the entire Mediterranean in just a few years

Refilled in just a few years – or months. Nasa / titoOnz / shutterstock

Daniel García-Castellanos, Instituto de Geociencias de Barcelona (Geo3Bcn – CSIC) and Paul Carling, University of Southampton

A little over 5 million years ago, water from the Atlantic Ocean found a way through the present-day Strait of Gibraltar. According to this theory, oceanic water rushed faster than a speeding car down a kilometre-high slope towards the empty Mediterranean Sea, excavating a skyscraper-deep trough on its way.

The Med was, at the time, a largely dry and salty basin, but so much water poured in that it filled up in just a couple of years – maybe even just a few months. At its peak, the flood discharged about 1,000 times the water of the modern-day Amazon river.

At least, that’s the thesis one of us put forward in a 2009 study of an underwater canyon excavated along the Strait of Gibraltar, which he presumed to have been carved out by this massive flood. If correct, (and some scientists do dispute the theory), the so-called Zanclean megaflood would be the largest single flood recorded on Earth.

But extraordinary claims like this require extraordinarily solid evidence. Our latest research investigates sedimentary rock from the Zanclean era that seems to record how the water surged through a gap between modern-day Sicily and mainland Africa to refill the eastern half of the Mediterranean.

Sicily (the large island next to the ‘toe’ of Italy) still forms part of a divide between the Mediterranean’s darker basins, shaded in deeper blue. GEBCO / National Oceanographic Centre, UK, CC BY-NC-SA

How scientists tracked down the megaflood

Our finding is the latest twist in a story that began in the late 19th century. That’s when geologists studying salt-rich rock outcrops around the Mediterranean became increasingly aware that something unusual had happened between roughly 5 and 6 million years ago, well before the glaciations of recent ice ages: the sea had dried up. They named that age “Messinian” and the drying up eventually became known as the Messinian salinity crisis.

In the 1970s, scientists for the first time drilled deep below the Mediterranean into sedimentary rocks from the Messinian age. They made three surprising discoveries. First, they found a massive layer of salt – kilometres thick – below much of the seafloor. This confirmed that a vast environmental change had happened about 6 million years ago, just when tectonic plates shifted and the sea became largely isolated from the Atlantic Ocean.

Second, right above this salt layer, they found sediment with fossils from shallow, low-salt lakes. This suggested that the Mediterranean Sea dropped to more than a kilometre below today’s level, and as most of the water evaporated, salt was left behind. A series of lakes would have remained in the lowest parts of the basin, refreshed and kept relatively salt-free by streams. This interpretation was also supported by seismic surveys of the seabed which revealed rivers once cut through a dry landscape.

And third, the rocky layers above the salt abruptly shifted back to more typical deep sea sediment. (We now know that less than 11% of Mediterranean marine species survived the crisis, showing just how big and lasting the impact was on life in the sea). The term Zanclean Flood was coined in the 1970s to refer to the end of the crisis, without scientists really knowing what it consisted of or the timescale taken to refill the dry Mediterranean basin.

Events proposed to have occurred in the Mediterranean between 6 and 5.3 million years ago.

A cataclysmic refill

The next breakthrough came in 2009, when geophysical data for the planned Africa-Europe tunnel through Gibraltar suggested that a huge underwater trench between the Atlantic Ocean and the Mediterranean Sea must have been created by a sudden and cataclysmic flood.

Our latest research backs up this hypothesis. As part of a team led by Maltese seabed scientist Aaron Micallef, we explored the region where the flood water filling the western basin of the Mediterranean should have run into a ridge of higher land connecting modern-day Africa and Italy, known as the Sicily Sill. Was there any evidence, we wondered, of a second megaflood as the eastern Mediterranean filled up?

Piecing together the puzzle

Giovanni Barreca, one of our co-authors on the recent paper, grew up in southern Sicily. He long ago realised that the low hills near the coast are an extension of the Sicily Sill over which the megaflood must have progressed from west to east. The area, he thought, might contain clues.

Our team visited this part of Sicily and noticed that the hills were indeed unusual. Their aligned and streamlined shapes separated by deeply eroded depressions are very similar to streamlined hills in Washington state in the US. Those Washington hills were carved out by a megaflood at the end of the last Ice Age when the vast Lake Missoula dammed up behind a glacier and emptied catastrophically.

If those hills and depressions in Sicily were also shaped by a huge flood, then rock debris eroded from the base of the depressions should be found dumped on top of the hills, more than 5 million years later.

Sure enough, we did find jumbled and contorted rock debris up to boulder size along the crest of the hills. They were the same types of rock found within the depressions as well as further inland.

Remnants of a boulder dumped 5 million years ago on a hilltop near the town of Rosolini, Sicily. Paul Carling

To double check our work, we developed a computer simulation (or “model”) of how flood waters might have crossed one part of the Sicily Sill. It showed that the flood flow would indeed mimic the direction of the streamlined hills.

In fact, the model showed that the hills would have been carved out by water 40 metres or more deep, travelling at 115 kilometres per hour (71mph). In the one area we modelled, 13 million cubic metres of water per second would have flooded into the eastern Mediterranean basin (for reference: the Amazon today is about 200,000 cubic metres per second). Remarkably, this is still only a fraction of the water that first flowed through Gibraltar and then into the eastern Mediterranean basin near Sicily.

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Daniel García-Castellanos, Earth scientist, Instituto de Geociencias de Barcelona (Geo3Bcn – CSIC) and Paul Carling, Emeritus Professor of Geomorphology, University of Southampton

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

Cómo acabar con el 89% de las especies mediterráneas. Lecciones del pasado geológico.

[Basado en esta publicación en Science el artículo publicado en The Conversation]

¿Qué pasaría si convirtiéramos todo el mar Mediterráneo en una gigantesca salina? ¿Sobreviviría su fauna? ¿Cuánto tiempo necesitaríamos para recuperarla? Parecerían preguntas intrascendentes si no fuera porque un arquitecto bávaro dedicó buena parte de su vida a ese proyecto: construir una gran presa a través del estrecho de Gibraltar y dejar que el Mediterráneo se secara para colonizar el terreno ganado al mar. 

Mapa del proyecto Atlantropa de Herman Sörgel, 

complementario al Lebensraum de la Alemania nazi, 

que buscaba el vaciado parcial del Mediterráneo 

para ganar más tierra en Europa.

Herman Sörgel organizó conferencias y documentales y recaudó financiación hasta los años 50 para un proyecto que, pensó, fomentaría la cooperación entre África y Europa y electrificaría ambos continentes con gigantescos proyectos hidroeléctricos. Incluso se acercó al gobierno nazi para comercializar lo que él veía como una esperanza para unir los pueblos Mediterráneos. Ni que decir tiene que en Berlín se impusieron otros planes menos filántrópicos.

Lo que Sörgel no sabía es que su humanitario sueño ya había sido realidad cinco millones y medio de años antes, a finales de la era del Mioceno, sin más proyecto detrás que el de las leyes naturales. 

Cuando el Mediterráneo se secó

Desde la década de los 70, varias generaciones de geólogos y geofísicos marinos han confirmado la existencia de una capa de sal de entre uno y tres kilómetros de espesor enterrada en la mayor parte del Mediterráneo más profundo. 

Se trata de casi un millón de kilómetros cúbicos de sal que atestiguan un breve periodo de aislamiento del Mediterráneo del resto del océano. Breve en el sentido geológico, porque el episodio duró unos 190 000 años. Y no solo eso: el seco clima mediterráneo provocó la evaporación de sus aguas y expuso a la intemperie gran parte de su suelo marino tras la precipitación de toda aquella sal.

Resumen divulgativo de uno de los modelos 

propuestos para explicar el periodo hipersalino del Mediterráneo.

El responsable no fue ningún excéntrico arquitecto alemán sino la tectónica de placas. La cuenca mediterránea, atrapada entre dos continentes que continúan hoy aproximándose hasta dos centímetros cada año, quedó aislada del Atlántico y sus aguas fueron rápidamente evaporadas debido al clima árido que domina nuestro planeta en estas latitudes.

Este escenario, conocido como la crisis de salinidad del Messiniense (el último periodo del Mioceno, que terminó hace 5,33 millones de años), es el mayor cataclismo sufrido por la Tierra desde la caída del meteorito que acabó con los dinosaurios no voladores y con la era Mesozoica hace 65 millones de años. 

Gracias a ello, no es necesario ningún experimento geoingenieril para responder a la pregunta inicial: ¿cómo de resiliente es la vida marina frente a una crisis medioambiental de este calibre? 

La respuesta acaba de ser publicada en la revista Science, en un estudio liderado por Konstantina Agiadi, de la Universidad de Vienna, con la colaboración del Geociencias Barcelona (CSIC) y de 25 paleontólogos de otros 23 centros europeos. Tras reunir toda la información fósil del Mediterráneo de entre hace 11 y 2 millones de años, los resultados sugieren que la vida marina autóctona fue prácticamente extinguida durante el aislamiento del Mediterráneo y que la posterior recolonización por especies atlánticas dio origen a la fauna mediterránea tal y como la conocemos hoy en día. 

Las especies autóctonas, las desaparecidas y las inmigrantes

Analizando estadísticamente la información de más de 750 artículos científicos hemos podido documentar 22 932 presencias de vida marina fósil que documentan 2 006 especies mediterráneas antes de la salinización del Mediterráneo. De las 693 especies posiblemente endémicas (encontradas solo en el Mediterráneo), solo 86 seguían presentes después del fenómeno salino. A modo de ejemplo, todos los corales tropicales que abundaban en el Mediterráneo antes del gigantesco cambio medioambiental desaparecieron. En cambio, alguna especie de sardina aparentemente endémica logró sobrevivir. Un ejemplo de mamífero superviviente es el sirenio, emparentado con los actuales manatíes y dugongos (también conocidos como vacas marinas, ver imagen). Debido a lo limitado y fragmentado del registro fósil, no podemos asegurar que estas especies fueran todas endémicas ni que no hubieran sobrevivido fuera del Mediterráneo, de ahí el valor de realizar este estudio de forma estadística con un gran número de especies. Pero las que lo fueran, ¿dónde consiguieron sobrevivir? ¿Qué refugios encontraron para evitar el radical aumento de salinidad y temperatura? 

El dugongo o vaca marina (orden sirenia) es el único mamífero que quizá pudo haber sobrevivido a la crisis salina en el Mediterráneo.  Su esqueleto fósil ha sido encontrado en sedimentos anteriores y posteriores a la salinización, sólo en el Mediterráneo. Sin embargo, no puede excluirse que viviera (y sobreviviera) fuera de ese mar y que aún no haya sido encontrada evidencia fósil. 

Estas preguntas siguen sin respuesta, pero sí hemos podido constatar que los cambios de las poblaciones son debidos al reemplazo por especies atlánticas tras la reinundación, más que a una rápida adaptación al nuevo medio hipersalino. Es decir, la vida no tuvo tiempo para adaptarse y las especies extintas fueron sustituidas por otras exóticas, atlánticas. 

Algunas especies icónicas como el gran tiburón blanco o el delfín aparecieron por primera vez en el Mediterráneo solo tras la crisis. Y aún más interesante: la actual mayor riqueza faunística del Mediterráneo occidental se estableció tras la reinundación, mientras que anteriormente el número de especies era mayor en el Mediterráneo oriental (mar Jónico y mar de Levante).

Lecciones sobre las extinciones masivas

El impacto del aislamiento del Mediterráneo sobre su fauna y flora fue por tanto enorme, destruyendo la mayoría de sus ecosistemas y su conectividad. Otro importante resultado que hemos obtenido estudiando aquel gigantesco experimento natural es que la recuperación en términos de número de especies duró más de 1,7 millones de años. Esta lenta recuperación de la riqueza de los ecosistemas mediterráneos proporciona la primera cuantificación detallada de la respuesta biológica estadística a un evento de extinción de esta magnitud. 

La biodiversidad mediterránea actual es muy alta gracias a la presencia de numerosas especies endémicas. Nuestros resultados sugieren que esto también era así hace 6 millones de años, pero que la gran mayoría de esas especies endémicas desaparecieron durante el aislamiento y salinización del Mediterráneo.

Y quizá otra lección aprendida de este estudio sea que, por muy tentadores proyectos de geoingeniería que se nos ocurran, por más que soñemos con evitar una catástrofe climática manteniendo el actual ritmo de emisiones o evitar un desastre ecológico continuando con la destrucción de ecosistemas: más vale aprovechar las experiencias del pasado geológico de la Tierra que experimentar con ella. El Mediterráneo mantuvo al océano global como reservorio de especies y aún así tardó millones de años en recuperarse. Nadie sabe aún cuánto tardará en recuperarse la vida marina de un cambio a escala global como el que está en curso. 

Nuevos indicios de la megainundación que puso fin a la Crisis salina del Messiniense en el Mediterráneo

(Basado en la nota de prensa de Jordi Cortés y ICTJA_CSIC)

En un nuevo estudio realizado con Aaron Micallef (Universidad de Malta), mostramos nuevas evidencias que apoyan la hipótesis de una megainundación del Mar Mediterráneo que habría ocurrido al final del periodo Zancliense. El hallazgo de una voluminosa acumulación de sedimento cercano a las costas de Sicilia es consistente con una entrada masiva de agua en la cuenca parcialmente desecada del Mediterráneo Oriental, hace 5.3 millones de años. La inundación habría puesto fin a lo que se conoce como Crisis de Salinidad del Messiniense (CSM). El trabajo ha sido publicado en la revista Scientific Reports.

Gracias a los perfiles sísmicos y los testigos recuperados del fondo marino, hemos identificado en el subsuelo del canal de Sicilia una gran acumulación de sedimentos de carácter caótico y casi transparentes para las ondas sísmicas (Unidad 2 en la figura más abajo). Estos sedimentos estarían formados por los materiales erosionados y arrastrados por el inmenso flujo de agua que, a través del estrecho de Sicilia, inundó la cuenca Jónica una vez se hubo colmatado la cuenca occidental del Mediterráneo con el aporte de agua proveniente del océano Atlántico y que había entrado primero por el actual estrecho de Gibraltar.

Estos sedimentos se encuentran junto al escarpe submarino de Malta tiene forma de cuña y se le estima un grosor de hasta 860 metros en algunos puntos. Descansan encima de una capa de sales depositada con anterioridad durante la desecación parcial del mar Mediterráneo ocurrida durante la CSM y bajo otra de sedimentos de origen marino común depositados una vez se hubieron restablecido las condiciones oceánicas normales, durante el Plioceno. De confirmarse nuestra interpretación, se trataría de la mayor acumulación conocida de sedimentos originados por una mega inundación.

Hemos identificado también el lugar en el Estrecho de Sicilia por el que las aguas procedentes de la cuenca occidental del mar Mediterráneo podrían haber entrado en la cuenca Jónica durante la Mega Inundación Zancliense: el cañón submarino de Noto. Este cañón tiene una forma característica: su cabecera tiene forma de anfiteatro y una anchura cercana a los 6 kilómetros y “es similar a aquellos cañones erosionados rápidamente por mega inundaciones”. El cañón submarino de Noto podría haber actuado como el colector del inmenso flujo de agua que entró en la cuenca Mediterránea Oriental formando en este punto un salto de casi 1,5 kilómetros de altura.

Localización y estructura del cuerpo de sedimentos arrastrados por el flujo de agua de la mega inundación del periodo Zancliense (Imágen: A. Micallef et al., 2018, Sci. Reports)

Según estimaciones que publicamos en la revista Nature en 2009, la inundación del Mediterráneo habría tenido lugar en tan solo meses o unos pocos años, produciéndose descargas de hasta 100 millones de metros cúbicos por segundo, unas mil veces el caudal medio del Amazonas actual.

Nuestro trabajo vuelve a poner sobre la mesa el carácter abrupto y catastrófico de los cambios medioambientales ocurridos durante el periodo Messiniense, los más importantes ocurridos desde la desaparición de los dinosaurios hace 65 millones de años.

En el estudio, liderado por Aaron Micallef de la Universidad de Malta, han participado también Angelo Camerlengui, del Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale de Trieste (OGS), e investigadores del Laboratoire Geosciences Océan de la Universidad de Brest y el CNRS, de la Universidad de Catania, del Institute für Geowissenshaften de la Universidad Christian-Albrechts de Kiel y del GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research de Kiel, además del ICTJA-CSIC (Barcelona).

La Crisis de Salinidad del Messiniense: un Mediterráneo irreconocible

Según una de las hipótesis más aceptadas, hace unos 5.5 millones de años, se cerró la conexión entre el océano Atlántico y el mar Mediterráneo y se produjo la desecación parcial del Mar Mediterráneo debido a su baja precipitación y alta evaporación. La cuenca mediterránea quedó convertida en una inmensa laguna hipersalina y sufrió un descenso del nivel de las aguas de entre 1300-2400 metros, según parte de la comunidad científica especializada en este fenómeno. Es lo que se conoce como Crisis de Salinidad del Messiniense (CMS).

Una de las grandes cuestiones sobre este periodo para los investigadores es determinar cómo las aguas recuperaron su nivel. La hipótesis de la mega inundación del Zancliense propone que se habría producido una entrada de agua masiva a través del estrecho de Gibraltar que habría inundado primero la cuenca occidental y luego, a través del estrecho de Sicilia, habría rellenado la cuenca oriental. 

Artículo científico original (open access):

Micallef, A., et al. (2018), Evidence of the Zanclean megaflood in the eastern Mediterranean Basin, Scientific Reports, 8(1), 1078, doi: 10.1038/s41598-018-19446-3.

¿Cómo se formó el Mediterráneo? ¿Cuándo?

[Este post está orientado a estudiantes que comienzan una carrera universitaria en ciencias, no necesariamente geología]

El Mar Mediterráneo es lo que resta en la actualidad del antiguo Océano de Tethys, que quedó atrapado entre las placas tectónicas de África y Eurasia durante su lenta aproximación en los últimos 65 millones de años. A causa de esta aproximación, la corteza terrestre oceánica que alojaba al Océano de Tethys fue obligada a hundirse (a subducir) en el manto terrestre, bajo Eurasia, tras lo cual se produjo la colisión entre ambos continentes, formando los Pirineos, los Alpes y las Montañas de Zagros (orogenia Alpina). Fue así como quedaron desconectados el actual Mar Mediterráneo y el Océano Índico hace unos 15 millones de años.
Sólo en el Mediterráneo Oriental quedan restos de aquella corteza de Tethys que aún no han subducido y que de hecho constituyen la corteza oceánica más antigua preservada en el planeta: unos 270 millones de años de edad. Puedes descargar este espectacular KML para Google Earth y visualizar la edad de formación de la corteza terrestre. 

Fig. 1. Movimiento de las placas tectónicas deducido principalmente a partir del campo magnético grabado en las rocas (técnica conocida como paleomagnetismo) y de la geología y paleontología observadas en superficie. 

Fig. 2. Movimiento de rotación de África respecto a Eurasia en los últimos 190 Millones de años. A partir de medidas de paleomagnetismo en rocas. Vía MantlePlumes.org

Es sorprendente encontrar la corteza oceánica más antigua del planeta en el Mediterráneo, pues el acercamiento entre Europa y África continúa hoy a un ritmo geológicamente rápido, de unos 4 milímetros por año en la región más occidental (entre España y Marruecos), y a velocidades aún mayores y con mayor actividad sísmica en Grecia o Turquía. 

Fig. 3. Movimiento relativo de
Anatolia y el este del Mediterráneo 
respecto a Eurasia, obtenido  a 
partir de medidas de GPS de alta 
precisión. La longitud de las flechas 
indica la velocidad actual debido a 
la tectónica medida en una estación 
de GPS. Las mayores corresponden 
a 4 cm/año.

Fig. 4. Modelo de la velocidad tectónica en el Mediterráneo (flechas 

relativas a Eurasia) y de las tasas de deformación que implican. 

De Jiménez-Munt y coautores, 2003, JGR.

Pero el Mar Mediterráneo ha tenido una evolución tectónica más compleja que la simple subducción de África bajo Eurasia, como reflejan la heterogénea distribución de los terremotos (Fig. 5) y los varios dominios o subplacas cuyos movimientos tectónicos responden de manera poco intuitiva al acercamiento entre los dos continentes (Fig. 6b).

Fig. 5. Distribución de terremotos y su profundidad en el área mediterránea.

Como consecuencia de la geometría heredada de ambos continentes, se han formado varias zonas de subducción diferenciadas (Fig. 6b) en las que la corteza oceánica de Tethys es cabalgada por los márgenes del sur de Europa antes de sumergirse en el manto terrestre. Un ejemplo es la subducción que se produce en el Arco de Calabria (Sicilia y sur de Italia), donde la placa Africana subduce bajo el Mar Tirreno, dando origen a una importante actividad sísmica y volcánica (Etna, Stromboli, etc, Fig. 6c). 

Fig. 6a. Esquema del proceso de subducción
de las placas tectónicas oceánicas.

Fig. 6c. Hundimiento y retroceso del slab
(de la porción de placa tectónica subducida)
de Tethys dando lugar a la formación por
extensión de la  corteza del Mar Mediterráneo
(Mar Tirreno en la imagen). África a la 
derecha; Europa a la Izda. De Faccenna 
et al., GJI, 2001)

Fig. 6b. Mapa tectónico simplificado del Mediterráneo actual, 
mostrando la edad de formación de la nueva corteza oceánica
 (azul, de hasta 25 millones de años) tras la subducción del 
Tethys en la parte occidental. Las zonas mucho más antiguas 
de corteza oceánica en la zona oriental (morado) 
corresponden a la placa del antiguo océano de Tethys. Las 
líneas dentadas rojas indican las fosas donde esa placa se 
adentra en el manto (subduce) bajo Europa.

Para entender la formación del Mediterráneo es clave comprender un proceso llamado extensión de tras-arco (back-arc extension), que es el estiramiento o extensión de la corteza terrestre que ocurre detrás de una zona de subducción, encima del slab subducido (a la izda. en el corte de la Fig. 6c). Debido a la mayor densidad de la placa de Tethys, ésta se hundió en el manto succionando y estirando la placa bajo la cual subducía (Europa). A consecuencia de esa dinámica (Fig. 7) se separaron del continente europeo las islas de Córcega, Cerdeña y Baleares. Otro ejemplo más lejano del mismo proceso es la separación que actualmente se produce entre Japón y Asia, debida a la subducción de la placa Pacífica bajo la fosa donde se originó el terremoto de Sendai. 

         

Fig. 7. Izda.: la extensión de tras-arco es un estiramiento de la corteza que se produce encima de los slabs subducidos. Vídeo: Simulación de la extensión de tras-arco (back-arc extension) debida al hundimiento y la retirada de una placa tectónica (slab retreat or slab rollback), modelo de Moresi y coautores. Si el lado izquierdo fuera África y el derecho Europa (al revés en el esquema de la izda.), entonces la extensión que se produce en el centro correspondería al Mediterráneo. 

Fig. 8. Reconstrucción de la retirada del slab (slab retreat) que da lugar a la extensión del Mar Tirreno y del Golfo de Valencia, separando las islas Baleares de la Península Ibérica, hace unos 25 millones de años. Las líneas discontinuas indican la posición de la subducción hace 30 y 16 millones de años. Las flechas negras indican también el mismo proceso ocurrido en el arco helénico (Grecia) y en la Cuenca Panónica (Hungría/Rumanía).

En resumen: hoy el Mediterráneo occidental ocupa una enorme cuenca extensiva de tras-arco desgarrada tras la subducción de la corteza oceánica de Tethys bajo el continente europeo y la posterior colisión continental entre África y Eurasia. Esta es al menos la visión más generalizada hoy entre los geólogos.

La conexión del Mediterráneo con el océano global fue cancelada también por el lado Atlántico, durante la crisis salina del Messiniense, pero esto supuso sólo un breve episodio de 630,000 años, hace unos 6 millones de años. El restablecimiento de las condiciones normales al final de ese episodio simplemente restituyó la conexión atlántica y la configuración del Mediterráneo que ya era muy parecida a la actual antes de la crisis salina. 

La otra gran crisis Mediterránea (la del Messiniense)

Si hoy se construyera una barrera en el estrecho de Gibraltar, el Mediterráneo descendería de nivel casi un metro cada año, debido a que recibe menos agua de los ríos y la lluvia que la que evapora en su superficie. Por inverosímil que parezca, un arquitecto alemán estuvo cerca de poner en práctica esta idea en 1929: Herman Sörgel planeó la construcción de un inmenso dique en Gibraltar con el dudoso objetivo filantrópico de unir Europa y África secando el Mar Mediterráneo: se trata del Proyecto Atlántropa.

Flujo de agua superficial (flechas blancas) y profundo (flechas oscuras)

en el Mediterráneo durante 11 meses de 2005-2006. Se puede distinguir la 

doble corriente en el Estrecho de Gibraltar.

FAQ sobre la Crisis Salina del Messiniense (preguntas frecuentes)

Como en el último mes he tenido muchas preguntas sugerentes sobre la crisis salina del Messiniense, aprovecho para hacer una lista que puede servir de resumen:

¿Qué es la Crisis Salina del Messiniense?
Es una etapa en la evolución del Mar Mediterráneo durante la cual se depositó en su fondo una capa de sal que en algunos lugares supera los 2 kilómetros de espesor. Ocurrió desde hace 5.96 hasta hace 5.33 millones de años, la época en que aparecieron los primeros homínidos en el centro y sur de África, durante la edad geológica del Messiniense. [la versión española del artículo en Wikipedia es algo pobre, pero puede orientar]

¿Por qué se llama así?
El Messiniense es la edad geológica en la que todo esto ocurrió. Su nombre se debe a la ciudad siciliana de Messina, Italia, con importantes yacimientos de sal de esa edad. Lo de 'crisis' viene del cambio tan acusado que se produjo en el tipo de materiales depositados, en el paisaje y en la ecología del Mediterráneo.

¿Cuánta sal hay acumulada en el fondo del Mediterráneo?
En partes del Mediterráneo oriental el grosor de la capa de sal supera los 2 km. Esto se sabe principalmente a partir de la exploración del fondo marino mediante técnicas de prospección sísmica, apoyadas con sondeos de varios kilómetros de profundidad. El volumen total estimado es de más de un millón de kilómetros cúbicos de sal. Esto significa unas 50 veces el volumen que se depositaría si el Mediterráneo se desecara una sola vez. Parte de esta sal ha quedado actualmente expuesta en la superficie continental (como en Messina) gracias a los movimientos tectónicos ocurridos desde aquel periodo.

¿La sal se incrementó o se redujo en esa época?
El volumen de sal en el planeta no cambió, simplemente el océano pasó (a escala global) a ser menos salado, al perder un 10% de la sal que contenía disuelta y depositarla en el fondo del Mediterráneo. Durante esta precipitación de sal, el Mediterráneo devino hipersalino, como el Mar Muerto en la actualidad, y actuó como una gran salina.

¿Se llegó a secar completamente el Mediterráneo?
La mayoría de investigadores piensan que la conexión con el Atlántico se cerró por completo y que del Mediterráneo, al evaporarse, quedaron sólo unos lagos aislados a más de 1 km de profundidad, pero es un tema aún de debate en los congresos (osea, el consenso no es total). La principal evidencia está en las gargantas excavadas por los ríos en los principales deltas durante la crisis. En el delta del Nilo, por ejemplo, esa erosión se propagó río arriba hasta Aswan. Sin embargo, hay sedimentólogos que han documentado peces fósiles de esa edad, algo que sería difícil de entender en unos lagos hipersalinos.

¿Es el único caso en que ha ocurrido algo semejante?
No. Por ejemplo, en el Mar Muerto ocurre algo parecido desde hace unos 150,000 años, en ese caso alimentado por el Mediterráneo. El proceso natural de desecación, que ha sido modulado por la variabilidad climática, está en la actualidad acelerado por el consumo humano del agua.

¿Por qué es importante la Crisis de Salinidad del Messiniense?
Desde el punto de vista científico, porque se trata del cambio medioambiental más extenso y brusco que tenemos bien documentado en la Tierra. Si se confirma la teoría dominante entre especialistas, no sólo este mar se convirtió en un enorme Mar Muerto durante unos cientos de miles de años, sino que seguramente acabó desecándose casi por completo, exponiendo su fondo marino durante un largo periodo comparable de tiempo. Desde el punto de vista socioeconómico, hay que recordar que parte de los recursos de hidrocarburos del Mediterráneo están a menudo bajo esa capa de sal, que dificulta a las compañías las perforaciones debido a sus particulares propiedades mecánicas.

¿Por qué ocurrió este fenómeno?
El levantamiento tectónico de la región de la cordillera Bética (sur de España) y el Rif (norte de Marruecos) cerró progresivamente los canales de entrada (este video puede ayudar a visualizarlo). Hay más detalles en esta entrada. Fue como si hoy se levantara el Estrecho de Gibraltar y redujera la entrada de agua atlántica necesaria para compensar la evaporación en el Mediterráneo (el Mediterráneo descendería 1 metro cada año si no existiera esa corriente). Pero este levantamiento tuvo que competir contra la erosión que producía la propia corriente de agua de entrada, eso es quizá lo más novedoso de nuestro artículo (más información en este post).

¿Y qué implicaciones tiene esta competición?
La competición entre el levantamiento y la erosión del canal de entrada llevó a un equibrio que duró al menos 100.000 años. Si el paso de agua se reducía demasiado, el nivel del Mediterráneo descendía por evaporación, y entonces aumentaba el desnivel a lo largo del canal, aumentando consecuentemente la energía del agua entrante y la erosión que ésta producía. Y viceversa: al aumentar la erosión el tamaño del canal de entrada aumentaba el flujo a través del mismo, llenando de nuevo el Mediterráneo. Ese 'equilibrio dinámico' explicaría porqué la conexión permaneció reducida pero no suprimida durante tanto tiempo y porqué se depósito tanta sal (50 veces lo que se depositaría evaporante el mediterráneo una sola vez).

¿La Crisis Salina del Messiniense dio origen al Mar Mediterráneo?
No, el Mediterráneo ya existía antes y tenía una geografía parecida a la actual (excepto en zonas que han permanecido tectónicamente más activas, como Italia). Por eso se le llama 'crisis', es una etapa intermedia, un paréntesis crítico del Mediterráneo. Pero es breve, menos de 700.000 años, poca cosa en términos geológicos.

Ante el cambio climático, ¿es posible que este proceso vuelva a presentarse?
No en relación con el cambio climático. Nuestra investigación, junto con estudios anteriores, sugiere que los ciclos climáticos no fueron la principal causa de la crisis, aunque sí modularan su evolución. El fenómeno del aislamiento del Mediterráneo podría repetirse dentro de unos millones de años, pero sería de nuevo por causas tectónicas, pues las placas africana y europea se aproximan a unos 4 mm/año y podrían volver a cerrar el estrecho de Gibraltar (a esa velocidad se necesitarían más de 3 millones de años). El problema es que los estudios de la tectónica de la región indican que la aproximación entre ambos continentes (el límite de placas) no ocurre a lo largo del estrecho, sino en otras zonas más al norte y al sur, aún mal determinadas. Por tanto el cierre del estrecho podría no volver a ocurrir nunca.
Si ocurriera, el proceso de desecación sería rápido, el nivel del mar descendería unos 90 cm cada año, que es el exceso de evaporación respecto al aporte de agua de lluvia y de los ríos en el Mediterráneo.
La relación con el cambio climático es más tangencial: si llegamos a conocer mejor cuáles fueron los efectos sobre el clima de la Crisis Salina del Mesinense, entonces podríamos usar este fenómeno tan extremo para calibrar mejor los modelos climáticos computacionales, y usarlos para entender mejor las causas del cambio climático actual.

¿Es cierto que esta crisis terminó cuando el Mediterráneo fue reinundado por aguas Atlánticas?
Es una hipótesis que tiene ya varias décadas de edad. En un estudio anterior encontramos los mecanismos que explicarían una reinundación muy rápida y mostramos también evidencias (imágenes geofísicas del subsuelo) que muestran efectos que pueden ser de aquel evento. Pero ese modelo debe ser aún valorado por el resto de la comunidad geocientífica antes de considerarse válido y probablemente será necesario encontrar más evidencias antes de alcanzar un consenso.

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Actualización: Dejo un link al artículo de divulgación sobre el mismo tema que he publicado en Amazings.