1. ¿Qué es el carbón y de qué está hecho?
El carbón es una roca combustible formada por plantas antiguas que se acumularon bajo tierra y se transformaron durante largos periodos tras quedar enterradas. Se explica que una de las condiciones para su formación es la influencia prolongada del calor y la presión subterráneos [1].
Aunque el carbón tiene origen biológico, generalmente no se clasifica como fósil porque no conserva su forma o estructura original [11]. Más que un bosque antiguo en sí mismo, podría decirse que es un bosque que fue transformado en un "bloque de combustible".
Aquí surge un punto cuestionable: las hojas caídas y la madera muerta, si se dejan solas, son descompuestas por microorganismos y desaparecen. Para convertirse en carbón, los restos vegetales deben quedar enterrados antes de descomponerse. ¿En qué lugares ocurre esto?
2. La turba: la primera etapa del carbón en humedales y pantanos
La primera etapa del carbón es la turba. En lugares sumergidos en agua, como humedales o pantanos, las plantas muertas no se descomponen completamente y se acumulan poco a poco [2]. La explicación del Ministerio de Tierra, Infraestructura, Transporte y Turismo de Japón indica que el campo de carbón de Kushiro se formó a partir de ricos humedales de turba que existieron en los alrededores de Kushiro hace unos 38 millones de años [2].
Aunque esta explicación menciona un ambiente frío, los bosques del período Carbonífero que veremos más adelante tenían un ambiente cálido y húmedo. Se puede interpretar que lo importante para la formación de turba no es la temperatura, sino que el agua sumerja las plantas y facilite su enterramiento.
Cuando sobre la turba se acumulan más tierra o arena, el peso y el calor geológico transforman la turba poco a poco en una piedra dura y negra: el carbón. Hasta aquí, la primera mitad del proceso de formación. En la siguiente sección veremos qué cambios ocurren bajo tierra.
3. Del lignito al carbón avanzado: cómo cambia el carbón tras quedar enterrado
El carbón tiene etapas según su grado de formación. El carbón joven se llama lignito y se dice que, al ser extraído, contiene más de la mitad de su peso en agua [6]. Sin embargo, los valores de humedad varían según la fuente, por lo que es prudente interpretarlo como "alrededor de la mitad o más".
Uno de los tipos más avanzados es el carbón bituminoso. Se encuentra entre el lignito y el carbón antracita (el más avanzado), con una proporción de carbono de aproximadamente 8 a 9 décimas. Al calentarse, se ablanda y se funde; al enfriarse, se solidifica y forma coque. Aquellos con alta adherencia son materia prima para el coque utilizado en la producción de acero [5].
Entonces, ¿qué tipo de bosque fue la fuente de tan gran cantidad de carbón?
4. Los bosques gigantes del Carbonífero y en qué se diferenciaban de los árboles actuales
El período Carbonífero abarca desde hace unos 360 millones de años hasta hace unos 300 millones de años. Bajo un clima cálido y húmedo, se extendieron grandes bosques de helechos y similares en vastas tierras bajas [3]. Los principales períodos de formación del carbón mundial son el Carbonífero y el siguiente período Pérmico [1].
Un árbol representativo es el Lepidodendron (o "árbol de escamas"). Alcanzaba unos 30 metros de altura y tenía un patrón similar a escamas en la superficie del tronco. Es cercano a los licopodios y pertenece a un grupo diferente de los "árboles" que imaginamos hoy. Floreció en el Carbonífero y se extinguió en el Pérmico [4].
Este período fue especial en la historia de la Tierra. Un artículo señala que, en los últimos 500 millones de años, el carbono de la materia orgánica se enterró bajo tierra a la velocidad más rápida entre hace 330 y 260 millones de años [9]. ¿Por qué solo en este período se conservaron tantos bosques?
5. La teoría dominante: aún no existían hongos capaces de descomponer la madera
Durante mucho tiempo, la teoría dominante fue que "no existían seres vivos capaces de descomponer la madera". La idea era que los árboles del Carbonífero contenían mucha lignina, el componente que endurece la madera, pero casi ningún ser vivo podía descomponer la lignina de la madera, por lo que la madera muerta no se pudría y quedaba enterrada [7].
Un estudio de 2012 apoyó esta teoría. Al comparar los genomas de 31 tipos de hongos, se prestó atención a los hongos de pudrición blanca, que tienen enzimas para descomponer la lignina eficientemente. Se estimó que el origen de estas enzimas fue hacia el final del Carbonífero [7][8]. Los investigadores sugieren que el origen de la descomposición de la lignina podría coincidir con una caída abrupta en la velocidad de enterramiento del carbono orgánico [8].
La evolución de los hongos podría haber cerrado la era del carbón. Es una teoría fácil de entender y de contar. Sin embargo, en 2016 apareció un artículo que cuestionó esto.
6. La refutación de 2016: la madera de los árboles gigantes no era rica en lignina
En 2016, se publicó un artículo de refutación en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. (PNAS). Lo que investigaron fue la estructura de los árboles gigantes que formaron el carbón. Según el estudio, los árboles gigantes de licopodios mantenían su altura no con madera rica en lignina, sino con peridermo (corteza) que casi no tenía lignina [9].
Además, señalan que, aunque el tipo de plantas que formaban el bosque cambiara drásticamente, no se observaron grandes cambios en la velocidad de acumulación de carbón [9]. Si el carbón se hubiera formado porque "los hongos aparecieron tarde", la velocidad de enterramiento del carbono orgánico debería cambiar cuando aparecieron los hongos. Los investigadores argumentaron que esta teoría es descartable [9].
La explicación alternativa es la combinación de clima y topografía. Se plantea que para formar carbón se necesitan un "trópico húmedo" y un "hueco donde la materia orgánica pueda quedar enterrada por mucho tiempo". Se explica que cuando los continentes chocan y forman montañas, la corteza vecina a las montañas se hunde formando grandes cuencas, donde se acumulaban las plantas [10].
No obstante, esta es solo una refutación importante, y aún no se puede decir que una teoría haya resuelto definitivamente el debate.
7. De qué época es el carbón de Japón y en qué se diferencia del carbón del resto del mundo
Aunque la mayor parte del carbón mundial proviene de los bosques del Carbonífero y el Pérmico, el carbón de Japón es principalmente del período Paleógeno [1]. El campo de carbón de Kushiro se formó a partir de humedales de turba en los alrededores de Kushiro hace unos 38 millones de años [2].
Comparando cifras: frente a los unos 300 millones de años del final del Carbonífero, los 38 millones de años son aproximadamente 1/8 de la antigüedad (38 millones ÷ 300 millones ≈ 0,13). Aunque ambos sean "carbón", el de Japón es el legado de bosques de una época mucho más reciente que los principales carbones del mundo.
Al pensar así, se entiende que el debate entre la teoría de la lignina y la teoría de las cuencas se refiere a los carbones del Carbonífero y el Pérmico a nivel mundial. Para entender cómo se formó el carbón de Japón, parece necesario considerar un camino diferente.
8. Actividad: observar dónde se conservan mejor las hojas caídas en un parque o jardín
Busca 2 lugares en el parque o jardín cercano donde haya hojas secas acumuladas: un lugar soleado y seco, y un lugar siempre húmedo. Recoge algunas hojas del mismo árbol, colócalas en cada lugar y compara cuánta forma conservan después de varias semanas. No te acerques a los bordes de estanques o ríos, y hazlo junto a un adulto, comprobando la seguridad del suelo.
¿En cuál de los dos lugares se conserva la forma de las hojas y en cuál están desmoronadas? Esta observación es un juego para probar en un lugar cercano el contenido de los materiales que explican las condiciones de la turba. Si se convierten realmente en carbón es una cuestión que tarda decenas de millones de años bajo tierra, por lo que no se puede comprobar.
Si quieres ver carbón real, investiga si hay minas o museos que traten el carbón cerca de tu casa. Es posible que las exposiciones incluyan explicaciones sobre tipos de carbón como el lignito o el bituminoso mencionados en este artículo.
Nota de seguridad: No te acerques a los bordes de estanques o ríos y realiza la actividad acompañado por un adulto.