Estos montículos gigantes de estromatolitos fósiles de hace unos 2.500 millones de años se encuentran en Sudáfrica. Por escala, observe las piernas colgando de una persona en la parte superior central. Estos minerales en capas fueron depositados en una antigua costa por comunidades de microbios, incluidas las bacterias fotosintéticas que generan oxígeno. El nuevo estudio sugiere que durante millones de años el oxígeno producido por estos microbios reaccionó con los gases volcánicos antes de que comenzara a acumularse en la atmósfera de la Tierra. hace unos 2.400 millones de años. Crédito:David Catling / Universidad de Washington
El oxígeno se acumuló por primera vez en la atmósfera de la Tierra hace unos 2.400 millones de años, durante el Gran Evento de Oxidación. Un enigma de larga data ha sido que las pistas geológicas sugieren que las primeras bacterias estaban realizando la fotosíntesis y bombeando oxígeno cientos de millones de años antes. ¿A dónde iba todo?
Algo estaba frenando el aumento de oxígeno. Una nueva interpretación de rocas de miles de millones de años encuentra que los gases volcánicos son los posibles culpables. El estudio dirigido por la Universidad de Washington se publicó en junio en la revista de acceso abierto Comunicaciones de la naturaleza .
"Este estudio revive una hipótesis clásica para la evolución del oxígeno atmosférico, "dijo el autor principal Shintaro Kadoya, investigador postdoctoral de la Universidad de Washington en ciencias de la Tierra y el espacio. "Los datos demuestran que una evolución del manto de la Tierra podría controlar una evolución de la atmósfera de la Tierra, y posiblemente una evolución de la vida ".
La vida multicelular necesita un suministro concentrado de oxígeno, por lo que la acumulación de oxígeno es clave para la evolución de la vida que respira oxígeno en la Tierra.
"Si los cambios en el manto controlan el oxígeno atmosférico, como sugiere este estudio, el manto podría finalmente marcar el ritmo de la evolución de la vida, "Dijo Kadoya.
El nuevo trabajo se basa en un artículo de 2019 que encontró que el manto de la Tierra primitiva estaba mucho menos oxidado, o contenía más sustancias que pueden reaccionar con el oxígeno, que el manto moderno. Ese estudio de antiguas rocas volcánicas, hasta 3,55 mil millones de años, se obtuvieron de sitios que incluían Sudáfrica y Canadá.
Robert Nicklas en Scripps Institution of Oceanography, Igor Puchtel en la Universidad de Maryland, y Ariel Anbar de la Universidad Estatal de Arizona se encuentran entre los autores del estudio de 2019. También son coautores del nuevo artículo, observando cómo los cambios en el manto influyeron en los gases volcánicos que escaparon a la superficie.
Una antigua lava de komatiita del valle de Komati en Sudáfrica. Observe la herramienta de la derecha para escalar. Los coautores utilizaron este tipo de lavas de hace más de 3.000 millones de años para aprender cómo ha cambiado la química del manto. Crédito:CSIRO / Wikipedia
El Eón Arcaico, cuando solo la vida microbiana estaba muy extendida en la Tierra, era más volcánicamente activo que hoy. Las erupciones volcánicas son alimentadas por magma, una mezcla de roca fundida y semifundida, así como por gases que escapan incluso cuando el volcán no está en erupción.
Algunos de esos gases reaccionan con el oxígeno, u oxidar, para formar otros compuestos. Esto sucede porque el oxígeno tiende a tener hambre de electrones, por lo que cualquier átomo con uno o dos electrones sueltos reacciona con él. Por ejemplo, el hidrógeno liberado por un volcán se combina con cualquier oxígeno libre, quitando ese oxígeno de la atmósfera.
La composición química del manto de la Tierra, o una capa de roca más blanda debajo de la corteza terrestre, en última instancia, controla los tipos de roca fundida y los gases que provienen de los volcanes. Un manto temprano menos oxidado produciría más gases como el hidrógeno que se combinan con el oxígeno libre. El documento de 2019 muestra que el manto se oxidó gradualmente desde hace 3.500 millones de años hasta la actualidad.
El nuevo estudio combina esos datos con evidencia de antiguas rocas sedimentarias para mostrar un punto de inflexión en algún momento después de hace 2.500 millones de años. cuando el oxígeno producido por microbios superó su pérdida a gases volcánicos y comenzó a acumularse en la atmósfera.
"Básicamente, el suministro de gases volcánicos oxidables fue capaz de engullir oxígeno fotosintético durante cientos de millones de años después de que evolucionó la fotosíntesis, "dijo el coautor David Catling, profesor de Ciencias de la Tierra y el espacio de la Universidad de Washington. "Pero a medida que el manto se oxidaba más, se liberaron menos gases volcánicos oxidables. Luego, el oxígeno inundó el aire cuando ya no había suficiente gas volcánico para limpiarlo todo ".
Esto tiene implicaciones para comprender el surgimiento de vida compleja en la Tierra y la posibilidad de vida en otros planetas.
“El estudio indica que no podemos excluir el manto de un planeta al considerar la evolución de la superficie y la vida del planeta, "Dijo Kadoya.
