ENIGMAS. Evento de Oxidación: hace miles de millones de años, el aumento de oxígeno en la atmósfera de la Tierra provocó una congelación mundial

Evento de Oxidación: hace miles de millones de años, el aumento de oxígeno en la atmósfera de la Tierra provocó una congelación mundial

 

Nostalgia por el infinito / Shutterstock

06 abril 2024.- Hace unos dos mil quinientos millones de años, la Tierra era un mundo extraño que habría sido hostil a la mayor parte de la vida compleja que nos rodea hoy. Este era un planeta donde reinaban las bacterias, y un tipo de bacteria en particular, las cianobacterias , estaba cambiando lentamente el mundo que lo rodeaba a través de la fotosíntesis.

La atmósfera de la Tierra primitiva carecía de oxígeno . Esto comenzó a cambiar durante lo que se conoce como el Gran Evento de Oxidación o GOE. En su definición más amplia, el GOE se refiere a una serie de cambios químicos que los geólogos y geoquímicos han observado en rocas que tienen entre 2.500 y 2.300 millones de años. Estos cambios fueron el resultado del oxígeno emitido por las antiguas cianobacterias. Las comunidades de esta bacteria vivían en aguas de mar poco profundas y se conservaban en rocas como estructuras llamadas estromatolitos .

Estromatolitos modernos en Shark Bay, Australia. totajla / persiana

Sabemos que el GOE estuvo asociado con una serie de glaciaciones en la Tierra, de las cuales al menos una se pensó que fue el primer evento de "Tierra bola de nieve" : una glaciación tan severa que las capas de hielo se extendieron hasta los trópicos. Aunque ahora se ha fechado esta glaciación hace aproximadamente 2,42 mil millones de años , la incertidumbre sobre el momento exacto del Gran Evento de Oxidación ha significado que no ha sido posible decir cuál ocurrió primero; ¿Fue la oxidación o la glaciación de la Tierra en forma de bola de nieve?

Ha habido hipótesis y argumentos que respaldan ambos escenarios. Si la glaciación se produjo primero, es posible que se debiera a que los nutrientes derivados de las rocas trituradas por los glaciares fueron arrastrados a los océanos por los ríos y las inundaciones cuando las capas de hielo se derritieron. Una vez en el océano, estos nutrientes podrían haber estimulado una proliferación de cianobacterias, aumentando así la producción de oxígeno .

Una proliferación de cianobacterias en el Mar Báltico. Niar / persiana

Por el contrario, la oxigenación de la atmósfera durante el GOE habría desestabilizado el metano, un gas de efecto invernadero que se cree que estuvo presente en mayores concentraciones en la atmósfera primitiva. Una caída rápida de los niveles de metano habría provocado un colapso del efecto invernadero y, por tanto, un enfriamiento repentino y severo del clima.

Buscando azufre

Para investigar el momento del Gran Evento de Oxidación, los investigadores han examinado dos “núcleos” de roca perforados en la península de Kola en el extremo noroeste de Rusia, no lejos de Finlandia y Noruega. Estas rocas sedimentarias se depositaron en aguas marinas poco profundas hace entre 2,50 y 2,43 mil millones de años. Analizaron el azufre que contenían utilizando una nueva técnica de última generación desarrollada en la Universidad de St Andrews en Escocia, y los resultados se han publicado ahora en la revista PNAS .

Se analizó el azufre ya que los isótopos de azufre (es decir, átomos de azufre con diferentes masas atómicas) son las “huellas digitales” más sólidas del GOE. Las cantidades relativas de cada uno de estos isótopos de azufre suelen ser predecibles. Sin embargo, en rocas de más de 2.500 millones de años esta regla no se cumple, y ciertas proporciones impredecibles, causadas por reacciones fotoquímicas en la atmósfera, se conservan en las rocas si la atmósfera en ese momento carecía de oxígeno. Por lo tanto, es posible utilizar el punto en el que el azufre con este tipo de proporciones isotópicas impredecibles desaparece de las rocas antiguas para identificar el GOE.

Se encontró evidencia en las rocas rusas más antiguas examinadas, pero en las rocas más jóvenes estaba ausente. Esta es una fuerte evidencia de que el GOE ocurrió en un intervalo de 70 millones de años, hace entre 2,50 y 2,43 mil millones de años. Esto es anterior a las estimaciones anteriores del GOE, pero es consistente con los registros de isótopos de azufre de Sudáfrica, América del Norte y Australia.

Es importante destacar que ahora podemos decir que el GOE precedió al más severo de los episodios glaciales. Como han argumentado otros estudios , es probable que el aumento de las concentraciones de oxígeno atmosférico redujera los niveles de metano y debilitara el efecto invernadero, empujando así al planeta a un período de gran glaciación.

¿Entonces, por qué es importante? A medida que damos mayores pasos para evaluar la habitabilidad de otros planetas y lunas en nuestro sistema solar, y exoplanetas más allá, es de vital importancia que comprendamos la evolución de la vida en el contexto de los cambios geológicos que han ocurrido en la Tierra. Si viéramos la antigua Tierra a través de un telescopio, ¿reconoceríamos un mundo habitable ?

Además, a medida que continuamos cambiando nuestra atmósfera a través del aumento de las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero y consideramos planes para mitigar el cambio climático eliminando directamente los gases de efecto invernadero del aire , es importante que comprendamos los extremos de cómo el clima de la Tierra ha cambiado en el pasado distante. 

El Gran Evento de Oxidación nos recuerda una época en la que la vida en la Tierra bombeaba niveles incontrolados de “gas residual” a la atmósfera. Si bien esto facilitó la eventual evolución de vida compleja como la humana, cambió el curso de la historia de la Tierra para siempre.

Fuente: Matthew R. Warke, Tommaso Di Rocco, Aubrey L. Zerkle and Mark W. Claire. The Great Oxidation Event preceded a Paleoproterozoic “snowball Earth”. PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.2003090117