Vea También
 |
| Crédito: Roger Buick/Universidad de Washington |
Un nuevo análisis de rocas australianas de 2.500 millones de años de antigüedad revela que las erupciones volcánicas podrían haber estimulado las oleadas de microorganismos marinos, creando las primeras bocanadas de oxígeno en la atmósfera. Esto cambiaría las historias existentes sobre la atmósfera primitiva de la Tierra, que suponían que la mayoría de los cambios en la atmósfera primitiva estaban controlados por procesos geológicos o químicos.
Aunque se centra en la historia temprana de la Tierra, la investigación también tiene implicaciones para la vida extraterrestre e incluso para el cambio climático. El estudio dirigido por la Universidad de Washington, la Universidad de Michigan y otras instituciones se publicó en agosto en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Lo que ha empezado a ser obvio en las últimas décadas es que realmente hay bastantes conexiones entre la Tierra sólida y no viva y la evolución de la vida", dijo la primera autora Jana Meixnerová, estudiante de doctorado de la UW en ciencias de la Tierra y del espacio. "Pero ¿cuáles son las conexiones específicas que facilitaron la evolución de la vida en la Tierra tal como la conocemos?".
En sus primeros días, la Tierra no tenía oxígeno en su atmósfera y pocas o ninguna forma de vida que respirara oxígeno. La atmósfera de la Tierra se volvió permanentemente rica en oxígeno hace unos 2.400 millones de años, probablemente tras una explosión de formas de vida que realizan la fotosíntesis, transformando el dióxido de carbono y el agua en oxígeno.
Pero en 2007, el coautor Ariel Anbar, de la Universidad Estatal de Arizona, analizó las rocas del Monte McRae Shale, en Australia Occidental, e informó de un breve olor a oxígeno entre 50 y 100 millones de años antes de que se convirtiera en un elemento permanente de la atmósfera. Investigaciones más recientes han confirmado otros picos de oxígeno de corta duración anteriores, pero no han explicado su ascenso y descenso.
En el nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Michigan, dirigidos por el coautor Joel Blum, analizaron las mismas rocas antiguas en busca de la concentración y el número de neutrones del elemento mercurio, emitido por las erupciones volcánicas. Las grandes erupciones volcánicas lanzan gas de mercurio a la atmósfera superior, donde hoy circula durante uno o dos años antes de llover sobre la superficie de la Tierra. El nuevo análisis muestra un pico de mercurio unos pocos millones de años antes del aumento temporal del oxígeno.
"Efectivamente, en la roca situada por debajo del pico transitorio de oxígeno encontramos pruebas de mercurio, tanto en su abundancia como en sus isótopos, que se explicarían más razonablemente por las erupciones volcánicas en la atmósfera", dijo el coautor Roger Buick, profesor de Ciencias de la Tierra y del Espacio de la UW.
 |
| Se trata de núcleos de perforación de rocas del esquisto del Monte McRae, en Australia Occidental. Los análisis anteriores mostraban un "tufillo" de oxígeno atmosférico que precedió al Gran Evento de Oxidación, hace 2.400 millones de años. Los nuevos análisis muestran un pico ligeramente anterior en los minerales producidos por los volcanes, que pueden haber fertilizado las primeras comunidades de microbios para producir el oxígeno. Crédito: Roger Buick/Universidad de Washington |
Los autores razonan que donde hubo emisiones volcánicas, debió de haber campos de lava y ceniza volcánica. Y esas rocas ricas en nutrientes se habrían erosionado con el viento y la lluvia, liberando fósforo en los ríos que podría fertilizar las zonas costeras cercanas, permitiendo el florecimiento de cianobacterias productoras de oxígeno y otras formas de vida unicelulares.
"Hay otros nutrientes que modulan la actividad biológica en escalas de tiempo cortas, pero el fósforo es el más importante en escalas de tiempo largas", dijo Meixnerová.
En la actualidad, el fósforo abunda en el material biológico y en los fertilizantes agrícolas. Pero en tiempos muy antiguos, la meteorización de las rocas volcánicas habría sido la principal fuente de este escaso recurso.
"Durante la meteorización bajo la atmósfera del Arcaico, la roca basáltica fresca se habría disuelto lentamente, liberando el macronutriente esencial fósforo en los ríos. Esto habría alimentado a los microbios que vivían en las zonas costeras poco profundas y habría provocado un aumento de la productividad biológica que habría creado, como subproducto, un pico de oxígeno", explica Meixnerová.
"Se desconoce la ubicación exacta de esos volcanes y campos de lava, pero existen grandes campos de lava de la edad adecuada en la India actual, Canadá y otros lugares", dijo Buick.
"Nuestro estudio sugiere que, para estas bocanadas transitorias de oxígeno, el desencadenante inmediato fue un aumento de la producción de oxígeno, en lugar de una disminución del consumo de oxígeno por parte de las rocas u otros procesos no vivos", dijo Buick. "Es importante porque la presencia de oxígeno en la atmósfera es fundamental: es el mayor impulsor de la evolución de la vida grande y compleja".
En última instancia, los investigadores dicen que el estudio sugiere cómo la geología de un planeta podría afectar a cualquier vida que se desarrolle en su superficie, una comprensión que ayuda a identificar exoplanetas habitables, o planetas fuera de nuestro sistema solar, en la búsqueda de vida en el universo.
Fuentes, créditos y referencias:
Jana Meixnerová et al, Mercury abundance and isotopic composition indicate subaerial volcanism prior to the end-Archean "whiff" of oxygen, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2107511118