Para el desarrollo de animales, nada, con la excepción del ADN, puede ser más importante que el oxígeno en la atmósfera.

El oxígeno permite las reacciones químicas que utilizan los animales para obtener energía de los carbohidratos almacenados:de los alimentos. Por lo tanto, puede que no sea una coincidencia que los animales aparecieran y evolucionaran durante la "explosión cámbrica, "que coincidió con un pico en el oxígeno atmosférico hace aproximadamente 500 millones de años.

Fue durante la explosión del Cámbrico cuando aparecieron la mayoría de los diseños animales actuales.

En plantas verdes, la fotosíntesis separa el dióxido de carbono en oxígeno molecular (que se libera a la atmósfera), y carbono (que se almacena en carbohidratos).

Pero la fotosíntesis ya existía desde hacía al menos 2.500 millones de años. Entonces, ¿qué explica el repentino aumento de oxígeno durante el Cámbrico?

Un estudio ahora en línea en la edición de febrero de Cartas de ciencia terrestre y planetaria vincula el aumento de oxígeno con un rápido aumento en el entierro de sedimentos que contienen grandes cantidades de materia orgánica rica en carbono. La clave, dice el coautor del estudio, Shanan Peters, profesor de geociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison, es reconocer que el almacenamiento de sedimentos bloquea la oxidación del carbono.

Sin entierro, esta reacción de oxidación hace que el material vegetal muerto en la superficie de la Tierra se queme. Eso hace que el carbono que contiene que se originó en la atmósfera, unirse con el oxígeno para formar dióxido de carbono. Y para que el oxígeno se acumule en nuestra atmósfera, La materia orgánica vegetal debe protegerse de la oxidación.

Y eso es exactamente lo que sucede cuando la materia orgánica, la materia prima del carbón, petróleo y gas natural:se entierra a través de procesos geológicos.

Para hacer este caso, Peters y su becario postdoctoral Jon Husson extrajeron un conjunto de datos único llamado Macrostrat, una acumulación de información geológica sobre América del Norte cuya construcción Peters ha planeado durante 10 años.

Los gráficos paralelos de oxígeno en la atmósfera y el entierro de sedimentos, basado en la formación de roca sedimentaria, indican una relación entre el oxígeno y el sedimento. Ambos gráficos muestran un pico más pequeño hace 2.300 millones de años y uno más grande hace unos 500 millones de años.

"Es una correlación, pero nuestro argumento es que existen conexiones mecánicas entre la geología y la historia del oxígeno atmosférico, "Dice Husson." Cuando almacenas sedimentos, contiene materia orgánica que se formó por fotosíntesis, que convierte el dióxido de carbono en biomasa y libera oxígeno a la atmósfera. El entierro elimina el carbono de la superficie de la Tierra, impidiendo que se una al oxígeno molecular extraído de la atmósfera ".

Algunas de las oleadas en el entierro de sedimentos que Husson y Peters identificaron coincidieron con la formación de vastos campos de combustibles fósiles que todavía se extraen hoy en día. incluyendo la Cuenca Pérmica rica en petróleo en Texas y los campos de carbón de Pensilvania de los Apalaches.

"Enterrar los sedimentos que se convirtieron en combustibles fósiles fue la clave para la vida animal avanzada en la Tierra, Peters dice:señalando que la vida multicelular es en gran parte una creación del Cámbrico.

Hoy dia, quemar miles de millones de toneladas de carbono almacenado en combustibles fósiles está eliminando grandes cantidades de oxígeno de la atmósfera, revirtiendo el patrón que impulsó el aumento de oxígeno. Y así, el nivel de oxígeno en la atmósfera cae a medida que aumenta la concentración de dióxido de carbono.

Los datos sobre América del Norte en Macrostrat reflejan el trabajo de miles de geocientíficos durante más de un siglo. El estudio actual solo se refiere a América del Norte, ya que aún no existen bases de datos completas sobre el otro 80 por ciento de la superficie continental de la Tierra.

La causa geológica última del almacenamiento acelerado de sedimentos que promovió las dos oleadas de oxígeno sigue siendo turbia. "Hay muchas ideas para explicar las diferentes fases de la concentración de oxígeno, "Husson concede." Sospechamos que los cambios profundamente arraigados en el movimiento de las placas tectónicas o la conducción del calor o la circulación en el manto pueden estar en juego, pero no tenemos una explicación en este momento ".

Sosteniendo un trozo de pizarra ordovícica tachonada de trilobites que se formó hace aproximadamente 450 millones de años, Peters pregunta, “¿Por qué hay oxígeno en la atmósfera? La explicación de la escuela secundaria es la 'fotosíntesis'. Pero lo sabemos desde hace mucho tiempo desde el geólogo de Wisconsin (y presidente de la Universidad de Wisconsin) Thomas Chrowder Chamberlin, que la acumulación de oxígeno requiere la formación de rocas como esta pizarra negra, que puede ser lo suficientemente rico en carbono como para quemarse. El carbono orgánico en esta pizarra se fijó de la atmósfera por fotosíntesis, y su enterramiento y conservación en esta roca liberó oxígeno molecular ".

Qué hay de nuevo en el estudio actual, Husson dice:es la capacidad de documentar esta relación en una amplia base de datos que cubre el 20 por ciento de la superficie terrestre de la Tierra.

Se necesita un entierro continuo de carbono para mantener la atmósfera bombeada con oxígeno. Muchos caminos en la superficie de la Tierra, Husson señala, como la oxidación del hierro, el óxido, consumen oxígeno libre. "El secreto para tener oxígeno en la atmósfera es eliminar una pequeña porción de la biomasa actual y secuestrarla en depósitos sedimentarios. Eso es lo que sucedió cuando se depositaron los combustibles fósiles".