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Hace entre 2.500 y 4.000 millones de años, una época conocida como el eón Arcaico, el clima de la Tierra podía describirse a menudo como nublado con posibilidad de asteroides.
Por aquel entonces, no era raro que los asteroides o cometas chocaran contra la Tierra. De hecho, los más grandes, de más de diez kilómetros de ancho, alteraron la química de la primera atmósfera del planeta. Aunque todo esto ha sido generalmente aceptado por los geólogos, lo que no se ha entendido tan bien es la frecuencia con la que estos grandes asteroides chocaban y cómo exactamente la lluvia de los impactos afectaba a la atmósfera, concretamente a los niveles de oxígeno. Un equipo de investigadores cree tener ahora algunas de las respuestas.
En un nuevo estudio, Nadja Drabon, profesora adjunta de ciencias de la Tierra y planetarias de Harvard, formó parte de un equipo que analizó restos de antiguos asteroides y modelizó los efectos de sus colisiones para demostrar que los choques se producían con más frecuencia de lo que se pensaba y que podrían haber retrasado el momento en que el oxígeno empezó a acumularse en el planeta. Los nuevos modelos pueden ayudar a los científicos a comprender con mayor precisión cuándo el planeta inició su camino para convertirse en la Tierra que conocemos hoy.
"El oxígeno libre en la atmósfera es fundamental para cualquier ser vivo que utilice la respiración para producir energía", dijo Drabon. "Sin la acumulación de oxígeno en la atmósfera probablemente no existiríamos".
El trabajo se describe en Nature Geoscience y fue dirigido por Simone Marchi, científica del Southwest Research Institute de Boulder, Colorado.
Los investigadores descubrieron que los modelos de bombardeo planetario existentes subestiman la frecuencia con la que los asteroides y cometas chocarían contra la Tierra. La nueva tasa de colisión, más elevada, sugiere que los impactantes golpean el planeta aproximadamente cada 15 millones de años, unas 10 veces más que los modelos actuales.
Los científicos se dieron cuenta de ello tras analizar los registros de lo que parecen ser trozos de roca ordinarios. En realidad, se trata de pruebas antiguas, conocidas como esférulas de impacto, que se formaron en las colisiones ardientes cada vez que grandes asteroides o cometas golpeaban el planeta. Como resultado, la energía del impacto fundió y vaporizó los materiales rocosos de la corteza terrestre, disparándolos en un penacho gigante. Las pequeñas gotas de roca fundida de esa nube se condensaban y solidificaban, cayendo de nuevo a la Tierra en forma de partículas del tamaño de la arena que se depositaban de nuevo en la corteza terrestre. Estos antiguos marcadores son difíciles de encontrar, ya que forman capas en la roca que suelen tener solo unos dos centímetros.
"Básicamente, solo hay que hacer largas caminatas y mirar todas las rocas que se puedan encontrar porque las partículas de impacto son muy pequeñas", dijo Drabon. "Es muy fácil que se pierdan".
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| Un estudio dirigido por el SwRI actualizó los modelos de bombardeo basados en pequeñas partículas vítreas, conocidas como esférulas de impacto, que pueblan múltiples capas finas y discretas de la corteza terrestre, cuya edad oscila entre 2.400 y 3.500 millones de años. Las capas de esférulas -como la que se muestra en esta muestra de 5 centímetros y 2.600 millones de años de antigüedad procedente de Australia- son marcadores de antiguas colisiones. Crédito: UCLA/Scott Hassler y Oberlin/Bruce Simonson |
Sin embargo, los científicos, como Drabon, se han dado cuenta de la existencia de un impacto. "En los últimos dos años, se han encontrado pruebas de una serie de impactos adicionales que no se habían reconocido antes", dijo.
Estas nuevas capas de esférulas aumentaron el número total de impactos conocidos durante la Tierra primitiva. Esto permitió al equipo del Instituto de Investigación del Suroeste actualizar sus modelos de bombardeo para descubrir que la tasa de colisión había sido subestimada.
A continuación, los investigadores modelaron cómo habrían influido todos estos impactos en la atmósfera. Básicamente, descubrieron que los efectos acumulados de los impactos de meteoritos por objetos de más de diez kilómetros probablemente crearon un sumidero de oxígeno que succionó la mayor parte del oxígeno de la atmósfera.
Los resultados coinciden con el registro geológico, que muestra que los niveles de oxígeno en la atmósfera variaron, pero se mantuvieron relativamente bajos en el eón Arcaico temprano. Esto fue así hasta hace unos 2.400 millones de años, durante la cola de este periodo de tiempo, cuando el bombardeo se ralentizó. La Tierra experimentó entonces un gran cambio en la química de la superficie, provocado por el aumento de los niveles de oxígeno, conocido como el Gran Evento de Oxidación.
"Con el paso del tiempo, las colisiones se volvieron progresivamente menos frecuentes y demasiado pequeñas como para poder alterar significativamente los niveles de oxígeno posteriores al Gran Evento de Oxidación", dijo Marchi en un comunicado. "La Tierra estaba en camino de convertirse en el planeta actual".
Drabon dijo que los próximos pasos en el proyecto incluyen poner a prueba su trabajo de modelado para ver qué pueden modelar en las propias rocas.
"¿Podemos realmente rastrear en el registro de rocas cómo el oxígeno fue succionado de la atmósfera?" se preguntó Drabon.
Fuentes, créditos y referencias:
Simone Marchi, Delayed and variable late Archaean atmospheric oxidation due to high collision rates on Earth, Nature Geoscience (2021). DOI: 10.1038/s41561-021-00835-9. www.nature.com/articles/s41561-021-00835-9
Imagen: Una impresión artística de la Tierra Hadeana: enormes lagos de lava generados por impactos coexistieron con agua líquida en la superficie, bajo una espesa atmósfera de efecto invernadero sostenida por el desprendimiento de lava. Crédito de la imagen: Simone Marchi y Dan Durda, Southwest Research Institute.