El fondo del océano es vasto y variado, constituyendo más del 70% de la superficie de la Tierra. Los científicos han utilizado durante mucho tiempo la información de los sedimentos en el fondo del océano (capas de roca y lodo microbiano) para reconstruir las condiciones en los océanos del pasado.

Estas reconstrucciones son importantes para comprender cómo y cuándo el oxígeno estuvo disponible en la atmósfera de la Tierra y, en última instancia, aumentó a los niveles que sustentan la vida tal como la conocemos hoy.

Sin embargo, las reconstrucciones que se basan en señales de rocas sedimentarias pero ignoran el impacto de los procesos sedimentarios locales lo hacen bajo su propio riesgo. según geocientíficos como David Fike en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington en St. Louis.

Su nuevo estudio publicado el 26 de febrero en Avances de la ciencia se basa en análisis de un mineral llamado pirita (FeS ₂ ) que se forma en presencia de bacterias. Con su hierro (Fe) y azufre (S) reducidos químicamente, El entierro de pirita en sedimentos marinos es uno de los controles clave sobre los niveles de oxígeno en la atmósfera y los océanos de la Tierra.

Los investigadores compararon la pirita en sedimentos recolectados en un pozo perforado en la plataforma cerca de la costa este de Nueva Zelanda con sedimentos perforados en la misma cuenca oceánica pero a cientos de kilómetros hacia el Pacífico.

"Pudimos obtener un gradiente de sedimentos poco profundos a profundos y comparar las diferencias entre esas composiciones isotópicas en pirita entre esas secciones, "dijo Fike, profesor de ciencias de la Tierra y planetarias y director de estudios ambientales en la Universidad de Washington.

"Demostramos que, para esta cuenca en el mar abierto, obtienes señales muy diferentes entre aguas poco profundas y profundas, lo cual es evidencia prima facie para argumentar que estas señales no son la huella digital global del oxígeno en la atmósfera, "dijo Fike, quien también se desempeña como director del Centro Internacional de Energía de la Universidad de Washington, Medio Ambiente y Sostenibilidad (InCEES).

En lugar de apuntar directamente al oxígeno, las mismas señales de la pirita podrían reinterpretarse en relación con otros factores importantes, Fike dijo, como el cambio del nivel del mar y la tectónica de placas.

Fike y el primer autor Virgil Pasquier, becario postdoctoral en el Instituto de Ciencias Weizmann en Israel, cuestionó por primera vez la forma en que se ha utilizado la pirita como proxy en un estudio publicado en PNAS en 2017 utilizando sedimentos del Mar Mediterráneo. Por su investigación postdoctoral, Pasquier ha estado trabajando con el profesor Itay Halevy en el Instituto Weizmann para comprender los diversos controles sobre la composición isotópica de la pirita. Sus resultados plantean preocupaciones sobre el uso común de isótopos de azufre de pirita para reconstruir el estado de oxidación en evolución de la Tierra.

"Estrictamente hablando, estamos investigando los ciclos acoplados del carbono, oxígeno y azufre, y los controles sobre el estado de oxidación de la atmósfera, "Dijo Pasquier.

"Es mucho más atractivo para un artículo reconstruir cambios pasados ​​en la química del océano que centrarse en el entierro de rocas o lo que sucedió durante el entierro, ", dijo." Pero encuentro esta parte aún más interesante. Porque la mayor parte de la vida microbiana, especialmente cuando el oxígeno se acumulaba inicialmente en la atmósfera, se producía en los sedimentos. Y si nuestro objetivo final es comprender la oxigenación de los océanos, entonces tenemos que entender esto ".

Para este estudio, el equipo realizó 185 análisis de isótopos de azufre de pirita a lo largo de los dos pozos. Determinaron que los cambios en las señales en la pirita del pozo cerca de la costa estaban más controlados por los cambios en la sedimentación local impulsados ​​por el nivel del mar. en lugar de cualquier otro factor.

A diferencia de, los sedimentos en el pozo más profundo eran inmunes a los cambios en el nivel del mar. En lugar de, registraron una señal asociada con la reorganización a largo plazo de las corrientes oceánicas.

"Hay un umbral de profundidad del agua, "dijo Roger Bryant, un coautor y Ph.D. graduado del laboratorio de Fike en la Universidad de Washington, ahora es un becario postdoctoral en la Universidad de Chicago. "Una vez que bajes la profundidad del agua, Los isótopos de azufre aparentemente no son sensibles a cosas como el clima y las condiciones ambientales en la superficie del medio ambiente ".

Fike agregó:"La Tierra es un lugar complicado, y debemos recordar eso cuando intentamos reconstruir cómo ha cambiado en el pasado. Hay varios procesos diferentes que afectan los tipos de señales que se conservan. Mientras tratamos de comprender mejor la evolución a largo plazo de la Tierra, necesitamos tener una visión más matizada sobre cómo extraer información de esas señales ".