Representación artística de la Tierra primitiva destruida por los escombros del sistema solar. Crédito:NASA / Goddard Image Lab
La Tierra primitiva era un gaseoso, planeta polvoriento y dinámico con atmósfera y océano. Luego, su superficie se enfrió y se estabilizó lo suficiente para las nubes, masas de tierra y la vida temprana para formarse hace unos cuatro mil millones de años, durante lo que se llama la edad isotópica de las rocas, o el Período Arcaico. Los subproductos químicos atmosféricos de esa época viajaron por el aire y se depositaron dentro de la roca más antigua del planeta, registrar las primeras actividades de la vida, como la fotosíntesis y la producción de oxígeno.
Los isótopos de azufre pueden servir como trazadores de oxígeno atmosférico, y nuevos datos recopilados de la atmósfera actual en China por un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad de California en San Diego, indican una notable similitud con la huella isotópica encontrada en rocas antiguas. Esto abre nuevas interpretaciones de la firma sedimentaria del isótopo de azufre del Período Arcaico, una representación de los orígenes y la evolución del oxígeno atmosférico y la vida temprana en la Tierra.
El estudio dirigido por Mark Thiemens, profesor distinguido de química y bioquímica; Mang Lin, un doctorado reciente. graduado de UC San Diego y Yanan Shen, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, se publica en el número actual de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . Su investigación implicó tomar mediciones actuales de aerosoles de sulfato de cinco isótopos de azufre de muestras de aerosoles atmosféricos recolectados en el monte Wuyi, un sitio remoto en China, y Guangzhou, una megaciudad. Las mediciones de isótopos, realizado en UC San Diego y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China resolvió los mecanismos químicos y el transporte de aerosoles atmosféricos a un nuevo nivel científico.
"Mediante el uso de isótopos estables y radiactivos, pudimos concentrarnos en nuevas fuentes del efecto isotópico hoy y definir mejor la atmósfera temprana y la evolución de la vida, "Dijo Thiemens.
Las figuras representan similitudes de firmas en sulfatos atmosféricos modernos y registros geológicos. Figura superior:Sulfatos de aerosoles modernos (incluidos los datos de este estudio), núcleos de hielo y pozos de nieve, Sedimentos arcaicos (baritas), y ceniza volcánica; Figura inferior:Piritas (FeS2) y sulfuros (S2-) de diferentes épocas del Arcaico. La línea de puntos roja representa el Archean Reference Array (con pendientes de -0,9 y -1,5). Crédito:Mang Lin
Thiemens explicó que en la atmósfera arcaica los niveles de oxígeno y ozono eran lo suficientemente bajos como para que la luz ultravioleta (UV) penetrara en la superficie de la Tierra y disociara el dióxido de azufre. la producción forense de un patrón isotópico específico. El estudio revela que las composiciones de isótopos de azufre estables son anómalas e imitan las mediciones de los antiguos isótopos de azufre.
Adicionalmente, Thiemens explicó que la fotodestrucción del dióxido de azufre por la luz ultravioleta en la atmósfera de la Tierra primitiva proporciona una medida de los niveles de oxígeno. Dijo que los niveles de oxígeno y ozono de la Tierra primitiva eran lo suficientemente bajos como para que la luz ultravioleta llegara a la superficie de la Tierra. disociando el dióxido de azufre y produciendo las anomalías.
La medición de anomalías de azufre en las rocas más antiguas como una medida de los niveles de oxígeno se descubrió en el laboratorio del Grupo de Investigación Thiemens en UC San Diego con James Farquhar y Huiming Bao. El método se usa ampliamente para rastrear los niveles de oxígeno antes de hace unos 2.200 millones de años. cuando los niveles de oxígeno y ozono aumentaron a niveles tales que la luz ultravioleta se filtró y la anomalía desapareció del registro de rocas.
"Una sorpresa de las mediciones de Mang Lin fue que con el trazador estratosférico combinado Sulphur-35 (un isótopo de azufre radiactivo), y otro isótopo estable de azufre estable, no hay correlación, ", dijo Thiemens." Se demostró por correlación con productos de combustión conocidos que los procesos de quema y combustión de biomasa producen esta anomalía isotópica específica, que no se había conocido antes, proporcionando una nueva interpretación de la química primitiva de la Tierra y sugiriendo que hay otros procesos que ocurren en la Tierra primitiva, como los volcanes, que podría producir las anomalías junto con la fotólisis de luz ultravioleta ".
Según Thiemens, este estudio proporciona "otro temblor más en la flecha" para analizar los procesos que ocurren en la Tierra primitiva y definir tanto el origen como el cambio de la vida.
