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| Las pizarras negras del Ordovícico de la formación Mount Hare, del grupo Road River (de unos 465 millones de años) se elevan sobre los conglomerados del miembro Aberdeen. Los peligrosos rápidos del Cañón de Aberdeen (Nan Zhak Nadhàdlaii), creados por el río Peel que atraviesa los resistentes conglomerados, aparecen en la parte inferior izquierda. Crédito: Erik Sperling |
Hace cientos de millones de años, en medio de lo que acabaría convirtiéndose en el territorio canadiense de Yukón, un océano se arremolinaba con trilobites acorazados, braquiópodos parecidos a almejas y criaturas blandas y blandas parecidas a babosas y calamares.
Un equipo internacional de científicos ha descubierto un tesoro de fósiles y capas de roca formadas en ese antiguo fondo marino a lo largo de las orillas del río Peel, a unos cientos de kilómetros al sur del mar de Beaufort, en el Ártico. El descubrimiento revela los cambios de oxígeno en el fondo marino a lo largo de casi 120 millones de años de la era paleozoica temprana, una época que propició el desarrollo y la diversificación más rápidos de la vida compleja y multicelular en la historia de la Tierra.
"Es inaudito que haya tanta historia de la Tierra en un solo lugar", afirmó el científico geólogo de la Universidad de Stanford Erik Sperling, autor principal de un estudio publicado el 7 de julio que detalla los hallazgos del equipo en Science Advances. La mayoría de las formaciones rocosas de la Era Paleozoica se han roto por las fuerzas tectónicas o se han erosionado con el tiempo. "No hay ningún otro lugar en el mundo, que yo conozca, donde se pueda estudiar un registro tan largo de la historia de la Tierra, donde básicamente no hay cambios en cosas como la profundidad del agua o el tipo de cuenca".
El oxígeno era escaso en las aguas profundas de este y otros océanos en los albores del Paleozoico, hace aproximadamente 541 millones de años. Siguió siendo escaso hasta el Devónico, hace unos 405 millones de años, cuando, en un parpadeo geológico -no más de unos pocos millones de años- el oxígeno probablemente se disparó hasta niveles cercanos a los de los océanos modernos y la diversidad de la vida en la Tierra explotó. Aparecieron peces grandes y depredadores. Los helechos y las coníferas primitivas avanzaron por los continentes antes gobernados por bacterias y algas. Las libélulas alzaron el vuelo. Y todo esto después de casi cuatro mil millones de años en que los paisajes de la Tierra eran prácticamente estériles.
Los científicos llevan mucho tiempo debatiendo qué pudo causar el espectacular cambio de un mundo con poco oxígeno a otro más oxigenado que pudiera albergar una red de vida animal diversa. Sin embargo, hasta ahora ha sido difícil precisar el momento de la oxigenación global o el estado de fondo a largo plazo de los océanos y la atmósfera del mundo durante la época en que se produjo la llamada explosión cámbrica de la vida y la primera de las "cinco grandes" extinciones masivas de la Tierra, hace unos 445 millones de años, a finales del Ordovícico.
"Para hacer comparaciones a lo largo de estas enormes franjas de nuestra historia y comprender las tendencias a largo plazo, se necesita un registro continuo", dijo Sperling, profesor asistente de ciencias geológicas en la Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford (Stanford Earth).
Contexto de la vida pasada
Con el permiso de las comunidades Na Cho Nyak Dun y Tetlit Gwitch'in de Yukón, el equipo de Sperling, que incluía investigadores del Dartmouth College y del Servicio Geológico de Yukón, pasó tres veranos en el yacimiento del río Peel. Llegando en helicóptero, el equipo de investigación atravesó la maleza con machetes junto a los rápidos de clase VI para recoger cientos de muestras de roca del tamaño de un puño en más de un kilómetro y medio de capas intercaladas de esquisto, chert y fango calcáreo.
De vuelta al laboratorio de Sperling en Stanford, un pequeño ejército de estudiantes universitarios y de posgrado trabajaron durante cinco veranos para ayudar a analizar los fósiles y las sustancias químicas enterradas en las rocas. "Pasamos mucho tiempo abriendo las rocas y observando los fósiles de graptolitos", explica Sperling. Dado que los graptolitos evolucionaron con relativa rapidez hacia una amplia gama de formas corporales reconocibles, las marcas en forma de lápiz que dejan los fósiles de estas criaturas marinas que habitan en colonias ofrecen a los geólogos una forma de datar las rocas en las que se encuentran.
Una vez que los investigadores terminaron de identificar y datar los fósiles de graptolitos, molieron las rocas en un molino y luego midieron el hierro, el carbono, el fósforo y otros elementos en el polvo resultante para evaluar las condiciones del océano en el momento y el lugar en que se formaron las capas. Analizaron 837 nuevas muestras del yacimiento del río Peel, así como 106 nuevas muestras de otras partes de Canadá y 178 muestras de todo el mundo para compararlas.
Ganadores y perdedores
Los datos muestran que los bajos niveles de oxígeno, o anoxia, probablemente persistieron en los océanos del mundo durante millones de años más de lo que se pensaba, hasta bien entrado el Fanerozoico, cuando las plantas terrestres y los primeros animales comenzaron a diversificarse. "Los primeros animales seguían viviendo en un mundo con poco oxígeno", dijo Sperling. En contra de lo que se creía, los científicos descubrieron que los océanos del Paleozoico estaban sorprendentemente libres de sulfuro de hidrógeno, una toxina respiratoria que suele encontrarse en las regiones anóxicas de los océanos modernos.
Cuando el oxígeno acabó aumentando en los entornos marinos, se produjo justo cuando la vida vegetal, más grande y compleja, despegó. "Hay un gran debate sobre el impacto de las plantas en el sistema terrestre", dijo Sperling. "Nuestros resultados concuerdan con la hipótesis de que, a medida que las plantas evolucionaron y cubrieron la Tierra, aumentaron los nutrientes del océano, impulsando la oxigenación". Según esta hipótesis, la afluencia de nutrientes al mar habría dado un impulso a la productividad primaria, una medida de la rapidez con que las plantas y las algas toman el dióxido de carbono y la luz solar, los convierten en nueva biomasa y liberan oxígeno en el proceso.
El cambio probablemente acabó con los graptolitos. "Aunque más oxígeno es realmente bueno para muchos organismos, los graptolitos perdieron el hábitat de bajo oxígeno que era su refugio", dijo Sperling. "Cualquier cambio ambiental va a tener ganadores y perdedores. Los graptolitos podrían haber sido los perdedores".
Fuentes, créditos y referencias:
Más información: Erik A. Sperling et al, A long-term record of early to mid-Paleozoic marine redox change, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abf4382