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Los científicos han debatido durante mucho tiempo la cantidad de oxígeno molecular que había en la atmósfera primitiva de la Tierra. Hace unos 2.400 millones de años, se produjo un aumento del oxígeno que transformó la atmósfera y la biosfera de la Tierra, haciendo posible la vida como la nuestra. Esta transición se denomina "Gran Evento de Oxidación". Pero, ¿cuánto oxígeno había en la atmósfera antes de ese momento?
Un equipo de científicos, dirigido por la ex estudiante de doctorado de la Universidad Estatal de Arizona Aleisha Johnson, ha estado trabajando para desvelar el misterio de cómo se preparó el escenario para el Gran Evento de Oxidación.
Utilizando modelos informáticos, Johnson y su equipo determinaron la cantidad de oxígeno que podría haber estado presente en la superficie de la Tierra antes del Gran Evento de Oxidación, y las implicaciones para la vida en la Tierra primitiva.
"Todos respiramos oxígeno y vivimos en el único planeta conocido en el que eso es posible", dice Johnson. "Con nuestro estudio, estamos un paso más cerca de entender cómo ocurrió eso: cómo la Tierra pudo hacer la transición a una atmósfera rica en oxígeno y mantenerla".
Los resultados de su estudio se han publicado en Science Advances.
El viejo rompecabezas
Los geocientíficos que estudian el registro rocoso de la Tierra han encontrado pruebas aparentemente contradictorias sobre la atmósfera primitiva de la Tierra. Por un lado, las "huellas" de oxígeno encontradas después del Gran Evento de Oxidación faltan en su mayoría antes de esa época, lo que lleva a algunos científicos a argumentar que estaba ausente.
Pero los descubrimientos recientes sugieren al menos cierta descomposición de minerales comunes que reaccionan vigorosamente en presencia de oxígeno, y al menos cierto suministro a los océanos de elementos químicos como el molibdeno que se acumulan en los ríos y océanos cuando hay oxígeno. Las líneas de evidencia contradictorias crean un viejo rompecabezas.
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| Una visión emergente de la producción de oxígeno terrestre en el Arcaico. Antes de que el oxígeno llenara la atmósfera de la Tierra, es posible que se produjera en los océanos y suelos poco profundos. Los suelos poco profundos próximos a las comunidades microbianas (en verde en la figura) pueden haber tenido oxígeno, a diferencia de la atmósfera suprayacente. En consecuencia, las señales de meteorización, como el enriquecimiento en molibdeno de las pizarras, son anteriores al Gran Evento de Oxidación. Crédito: Johnson et al./ASU |
"Las pruebas parecían contradictorias, pero sabíamos que tenía que haber una explicación", afirma Johnson.
Para ayudar a resolver este rompecabezas, Johnson y su equipo escribieron un modelo informático que utiliza lo que se conoce sobre la química ambiental del molibdeno, las reacciones de los minerales con pequeñas cantidades de oxígeno, y las mediciones que otros han hecho de las abundancias de molibdeno en antiguas rocas sedimentarias, para calcular el rango de niveles de oxígeno que era posible en la atmósfera de la Tierra antes de hace 2.400 millones de años.
"Este modelo informático nos ayuda a cuantificar la cantidad de oxígeno que se necesita realmente para producir la química que se aprecia en el registro de las rocas", explica Johnson.
Lo que el equipo descubrió fue que la cantidad de oxígeno necesaria para explicar las pruebas de molibdeno era tan pequeña que no habría dejado muchas otras huellas.
Hay un viejo dicho que dice que "la ausencia de pruebas no es una prueba de ausencia", dijo el coautor del estudio Ariel Anbar, que es profesor de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio y de la Escuela de Ciencias Moleculares de la ASU. "Hasta ahora, nuestras ideas sobre la ausencia de oxígeno antes del Gran Evento de Oxidación estaban conformadas principalmente por la ausencia de pruebas. Ahora tenemos razones para pensar que estaba allí, sólo que a niveles más bajos de los que se podían detectar antes".
Los hallazgos apoyan otras líneas de evidencia que sugieren que el oxígeno se producía, posiblemente por la biología, mucho antes del Gran Evento de Oxidación.
"Nuestra esperanza es que estos datos sobre el oxígeno atmosférico antiguo nos ayuden a comprender la causa y la naturaleza del Gran Evento de Oxidación. Pero no se trata sólo de la historia de la Tierra. A medida que empezamos a explorar mundos similares a la Tierra que orbitan otras estrellas, queremos saber si es probable que las atmósferas ricas en oxígeno como la nuestra sean comunes o raras. Así que esta investigación también ayuda a informar sobre la búsqueda de vida en planetas distintos al nuestro", dijo Johnson.
Fuentes, créditos y referencias:
Aleisha C. Johnson et al, Reconciling
evidence of oxidative weathering and atmospheric anoxia on Archean
Earth, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abj0108
Imágen: Representación artística del posible aspecto de la Tierra en el Eón Arcaico, hace entre 4.000 y 2.500 millones de años. Crédito: Peter Sawyer/Smithsonian Institution
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