Una Tierra oxigenada es vital para la evolución de la vida compleja. Crédito:NASA
Una anomalía del ciclo del carbono descubierta en rocas carbonatadas de la Formación Neoproterozoica Hüttenberg del noreste de Namibia sigue un patrón similar al encontrado justo después del Gran Evento de Oxigenación. insinuando nueva evidencia de cómo la atmósfera de la Tierra se oxigeno por completo.
Al utilizar la formación Hüttenberg, que se formó hace entre mil y quinientos millones de años, para estudiar el tiempo entre el cambio de la Tierra de un ambiente anóxico (es decir, uno sin oxígeno) a un ambiente más hospitalario que presagiaba el reino animal, un equipo de investigadores dirigido por el Dr. Huan Cui del Instituto de Astrobiología de la NASA en la Universidad de Wisconsin-Madison descubrió un alto nivel de carbono. Esta afluencia de carbono, junto con cambios en otros elementos, indica cómo los niveles cambiantes de oxígeno oceánico pueden haber ayudado a la evolución temprana de los animales.
El estudio, publicado en la revista Precambrian Research, nuevo oxígeno emparejado, azufre, y datos de isótopos de estroncio, con datos de isótopos de carbono publicados en 2009, obtenido de muestras de testigos de perforación de la Formación Hüttenberg. Juntos, los datos proporcionan más evidencia de que el oxígeno de la Tierra aumentó de manera escalonada, en lugar de estar limitado a dos eventos importantes que coronan el Proterozoico (una época geológica que duró entre 2.500 millones y 541 millones de años atrás). El patrón resultante de reacciones redox cambiantes (es decir, reacciones que implican oxigenación y reducción a través del intercambio de electrones) se denominó Anomalía de Hüttenberg. después de la formación rocosa en la que se encontró.
El Dr. Alan J. Kaufman de la Universidad de Maryland, quien es el segundo autor del estudio y el autor principal del estudio de isótopos de carbono de 2009, dice que los datos emparejados "sugieren que el aumento de oxígeno fue oscilatorio a través de este intervalo de 50 a 75 millones de años asociado con la Anomalía de Hüttenberg y el Evento de Oxidación Neoproterozoica o NOE al final del Proterozoico".
La anomalía muestra cómo las proporciones de isótopos de carbono ( 13 C/ 12 C) experimentó un aumento sostenido de 12 a 14 partes por mil en abundancia durante aproximadamente 15 millones de años antes de regresar a niveles bajos anteriores. A medida que aumentaron los niveles de oxígeno en el océano, los sulfuros se convirtieron en sulfatos, que algunos microbios utilizan en su metabolismo para digerir y reciclar el carbono orgánico del lecho marino. Los isótopos del oxígeno, carbón, y azufre se movieron en tándem durante la Anomalía de Hüttenberg, convencer a los científicos de que lo que estaban viendo no era solo una coincidencia.
Fluctuaciones salvajes
Aunque durante mucho tiempo se ha aceptado que los altos niveles de oxígeno atmosférico allanaron el camino para que los animales poblaran la Tierra, Los ciclos globales de carbono y oxígeno fluctuaron enormemente durante el Proterozoico, entre el momento en que el oxígeno se acumuló por primera vez en la atmósfera durante el Gran Evento de Oxigenación (GOE) hace unos 2.400 millones de años, y el tiempo en el que se estabilizaron cerca de los niveles modernos una vez que los animales subieron al escenario mundial después de la NOE, hace unos 500 millones de años.
El investigador principal Huan Cui analiza isótopos en el laboratorio húmedo de la Universidad de Wisconsin-Madison. Oxígeno, carbón, Los isótopos de estroncio y azufre durante el Neoproterozoico revelan un patrón escalonado de oxígeno atmosférico, crucial para la evolución de la vida compleja. Crédito:Huan Cui
Durante el tiempo entre esos dos eventos, Se cree que los pulsos de vida unicelular y los niveles variables de oxígeno en los océanos estimularon la evolución de una vida más compleja. Estos antiguos cambios de oxígeno fueron cruciales para la evolución de la vida multicelular en el límite Precámbrico-Cámbrico (hace 541 millones de años; el Cámbrico es un período geológico que marcó el origen y la diversificación de la vida animal compleja en la Tierra). Mientras los charcos de agua oxigenada crecían en el océano, se le dio a la vida la oportunidad de desarrollarse hacia un futuro en el que el oxígeno estaría en niveles altos y estables. La anomalía de Hüttenberg representa una de esas oportunidades para la vida.
Kaufman compara el salto de oxígeno con otro oasis de oxígeno en el tiempo, el evento de Lomagundi justo después del GOE. El evento de Lomagundi se ha descrito como un comienzo en falso, cuando las concentraciones de oxígeno aumentaron a niveles que podrían sustentar algo de vida, antes de volver a disminuir. No sería hasta la NOE que el oxígeno se elevaría a los niveles actuales.
"Aquí hay una anomalía isotópica en el Neoproterozoico que se asocia ampliamente en el tiempo con el NOE, pero que tiene una estructura de subida y bajada que se parece mucho al GOE, "Kaufman le dice a la revista Astrobiology Magazine." En ambos extremos del Eón Proterozoico hubo rifting continental, glaciaciones, y profundas fluctuaciones de carbono; así como el GOE probablemente fue responsable de la evolución de eucariotas simples, la NOE participó en la evolución de la multicelularidad ".
Entonces el GOE marcó el comienzo de los eucariotas, que son microbios con células que contienen un núcleo envuelto por una membrana, y la NOE introdujo animales aún más complejos. Cada uno de estos eventos excepcionales en la historia de la Tierra albergaba un grupo de pruebas evolutivas que fomentaba nuevas formas de vida. Aún está por verse cómo encaja exactamente la Anomalía de Hüttenberg en estos eventos o exactamente qué consecuencia evolutiva tuvo.
Habitabilidad temporal
Durante el período entre el GOE y el NOE, aparecerían bolsas o burbujas de habitabilidad en un planeta en su mayoría inhabitable, pero estas señales en el radar eran reversibles. El cambio de las capas de hielo o la ausencia de erosión disminuirían elementos como el nitrógeno y el fósforo requeridos por la fotosíntesis de la vida. provocando la desaparición de las firmas de oxígeno y carbono. El punto de inflexión aparecería en el Período Cámbrico, cuando el planeta se oxigena constantemente.
Hoy vemos efectos similares de anomalías; en nuestra atmósfera mayoritariamente bien oxigenada, todavía hay entornos con poco oxígeno donde la vida lucha por persistir o toma una ruta evolutiva alternativa:mares interiores, cuevas subterráneas y zonas oceánicas muertas donde persisten los que respiran sulfatos o nitratos mientras que el resto del mundo respira oxígeno.
Muestras de testigos de perforación de la mina Tsumeb en la Formación Hüttenberg en el noreste de Namibia. Una anomalía de carbono encontrada en las muestras contiene pistas sobre la oxigenación temprana de los océanos de la Tierra. Crédito:Huan Cui
"Todavía hay ambientes anóxicos en la Tierra moderna, "Huan Cui, primer autor del artículo, dice. "Si vas al Mar Negro, todavía se pueden encontrar ambientes anóxicos locales en el océano moderno ".
En este estudio, la anomalía fue el oxígeno. Hoy dia, la anomalía es la falta de oxígeno.
Si bien las rocas en otras áreas de Namibia han sido bien estudiadas, los estratos rocosos que contienen la anomalía de Hüttenberg se han erosionado en muchas secciones, dejando la pieza de datos crucial desaparecida durante décadas.
Echando otro vistazo
Dr. Paul Myrow, un profesor de geología en Colorado College que no participó en el estudio, dice que, dadas las limitaciones de tiempo que ofrece este estudio, más investigadores ahora observarán más de cerca otras formaciones rocosas antiguas y volverán a examinar si esta anomalía existe en otras partes del planeta.
Analizar si el aumento de oxígeno fue restringido o generalizado en todo el océano antiguo o en diferentes continentes antiguos es algo que todo estudio isotópico debe tener en cuenta.
"Una de las formas en que podemos obtener esa respuesta es ver si la señal de la anomalía de Hüttenberg puede coincidir con lugares de todo el mundo, "Myrow, que también estudia las condiciones del océano precámbrico, dice. "Si existe este cambio que tuvo lugar en diferentes continentes al mismo tiempo, entonces podremos tener más confianza en que esto es global ".
En un momento en que la química oceánica del planeta, placas tectónicas y habitantes estaban en tal estado de desequilibrio, La atmósfera inestable y con poco oxígeno de la Tierra podría considerarse tremendamente peligrosa según los estándares actuales. Mientras la Tierra cambiaba su incomodidad adolescente se manifiesta como maloliente, fosas sulfúricas, situaciones de vida peludas, cambios de humor en su alojamiento, e irreverencia hacia sus co-habitantes. La anomalía de Hüttenberg es un pequeño paso hacia la Tierra ventilando su ropa sucia, limpiando y volviéndose presentable para las formas de vida que evolucionaron más tarde.
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de la revista Astrobiology Magazine de la NASA. Explore la Tierra y más allá en www.astrobio.net.
