Oxígeno en forma de molécula de oxígeno (O2), producido por plantas y vital para los animales, afortunadamente es abundante en la atmósfera y los océanos de la Tierra. Investigadores que estudian la historia del O2 en la Tierra, sin embargo, sabemos que fue relativamente escaso durante gran parte de los 4.600 millones de años de existencia de nuestro planeta.

Entonces, ¿cuándo y dónde comenzó a acumularse el O2 en la Tierra?

Al estudiar rocas antiguas, Los investigadores han determinado que en algún momento entre 2.5 y 2.3 mil millones de años, La Tierra pasó por lo que los científicos llaman el "Gran Evento de Oxidación" o "GOE" para abreviar. El O2 se acumuló por primera vez en la atmósfera de la Tierra en este momento y ha estado presente desde entonces.

A través de numerosos estudios en este campo de investigación, sin embargo, ha surgido evidencia de que había cantidades menores de O2 en pequeñas áreas de los antiguos océanos poco profundos de la Tierra antes del GOE. Y en un estudio publicado recientemente en la revista Naturaleza Geociencia , un equipo de investigación dirigido por científicos de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) ha proporcionado evidencia convincente de una oxigenación significativa del océano antes del GOE, a mayor escala y a mayores profundidades que las reconocidas anteriormente.

Para este estudio, el equipo apuntó a un conjunto de rocas sedimentarias marinas de 2.500 millones de años de Australia Occidental conocidas como Mt. McRae Shale. "Estas rocas fueron perfectas para nuestro estudio porque se demostró previamente que se habían depositado durante un episodio de oxigenación anómala antes del Gran Evento de Oxidación, "dice el autor principal Chadlin Ostrander de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU.

Las lutitas son rocas sedimentarias que fueron, en algún momento del pasado de la Tierra, depositado en el fondo marino de océanos antiguos. En algunos casos, estas lutitas contienen las huellas químicas de los antiguos océanos en los que fueron depositadas.

Para esta investigación, Ostrander disolvió muestras de esquisto y separó elementos de interés en un laboratorio limpio, luego midió las composiciones isotópicas en un espectrómetro de masas. Este proceso se completó con la ayuda de los coautores Sune Nielsen de la Institución Oceanográfica Woods Hole (Massachusetts); Jeremy Owens de la Universidad Estatal de Florida; Brian Kendall de la Universidad de Waterloo (Ontario, Canadá); los científicos Gwyneth Gordon y Stephen Romaniello de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU; y Ariel Anbar de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio y la Escuela de Ciencias Moleculares de ASU. La recopilación de datos tomó más de un año y utilizó las instalaciones de la Institución Oceanográfica Woods Hole, Universidad Estatal de Florida, y ASU.

Usando espectrómetros de masas, el equipo midió las composiciones de isótopos de talio y molibdeno de Mt. McRae Shale. Esta fue la primera vez que se midieron ambos sistemas de isótopos en el mismo conjunto de muestras de lutitas. Como se hipotetizó, surgió un patrón predecible de isótopos de talio y molibdeno, lo que indica que los minerales de óxido de manganeso estaban siendo enterrados en el fondo del mar sobre grandes regiones del océano antiguo. Para que este entierro ocurra, El O2 tenía que haber estado presente hasta el fondo del mar hace 2.500 millones de años.

Estos hallazgos mejoran la comprensión de los científicos sobre la historia de la oxigenación de los océanos de la Tierra. La acumulación de O2 probablemente no estaba restringida a pequeñas porciones de la superficie del océano antes del GOE. Más como, La acumulación de O2 se extendió por grandes regiones del océano y se extendió hasta las profundidades del océano. En algunas de estas áreas, La acumulación de O2 parece haberse extendido incluso hasta el fondo del mar.

"Nuestro descubrimiento nos obliga a repensar la oxigenación inicial de la Tierra, "afirma Ostrander." Muchas líneas de evidencia sugieren que el O2 comenzó a acumularse en la atmósfera de la Tierra hace unos 2.500 millones de años durante el GOE. Sin embargo, ahora es evidente que la oxigenación inicial de la Tierra es una historia arraigada en el océano. El O2 probablemente se acumuló en los océanos de la Tierra, a niveles significativos, según nuestros datos, mucho antes de hacerlo en la atmósfera ".

"Ahora que sabemos cuándo y dónde comenzó a acumularse el O2, la siguiente pregunta es por qué ", dice el profesor y coautor del presidente de ASU, Anbar." Creemos que las bacterias que producen O2 estaban prosperando en los océanos mucho antes de que el O2 comenzara a acumularse en la atmósfera. ¿Qué cambió para causar esa acumulación? En eso estamos trabajando a continuación ".