Una nueva investigación dirigida por la Universidad de St Andrews ayuda a responder una de las preguntas más frecuentes en geociencias, ¿Cuándo comenzó la Tierra a volverse habitable para la vida compleja?

La investigación, dirigido por la Facultad de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente, y publicado en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ) hoy aborda este problema definiendo qué fue primero, el Gran Evento de Oxidación (GOE) o el período Paleoproterozoico de la Tierra de bolas de nieve. El momento relativo de estos eventos globales es fundamental para comprender los cambios en la composición atmosférica y las condiciones climáticas, y cómo comenzaron los primeros signos de vida en la Tierra.

Al principio de la historia de la Tierra, la atmósfera carecía de oxígeno y, como tal, habría sido hostil a gran parte de la vida que cubre el planeta en la actualidad. Durante más de medio siglo, Los geocientíficos han estado tratando de determinar exactamente cuándo comenzaron a aumentar los niveles de oxígeno atmosférico, lo que permitió que la Tierra se volviera más habitable para complejos, vida multicelular. El consenso científico ha sido que el primer aumento notable de oxígeno ocurrió durante el Gran Evento de Oxidación (GOE), en algún momento entre 2.4 y 2.3 mil millones de años.

Asociado con este GOE, rocas de canadá, Sudáfrica, Rusia y otros lugares muestran que tuvo lugar una importante glaciación global. La evidencia geológica sugiere que las capas de hielo se extendieron hasta los trópicos en lo que se ha denominado un evento de "Tierra bola de nieve". Sin embargo, lo que no ha quedado claro es el momento relativo de estos eventos.

El equipo de investigadores se centró en definir el momento del GOE examinando un conjunto de núcleos de perforación del noroeste de Rusia (Fennoscandia), reunidos como parte del programa internacional de perforación FAR-DEEP. Los científicos estudiaron dos formaciones rocosas, la formación sedimentaria Seidorechka más antigua y la formación sedimentaria Polisarka más joven.

El equipo llevó a cabo un análisis de isótopos de azufre para determinar cuál era probablemente el contenido de oxígeno de la atmósfera en el momento en que se depositó cada sucesión de rocas. Esto requirió el desarrollo de una nueva técnica analítica capaz de analizar, con alta precisión, los cuatro isótopos estables de azufre. Como resultado, la Universidad de St Andrews ahora tiene el único laboratorio en el Reino Unido con esta capacidad y solo el segundo laboratorio en el mundo en desarrollar este método en particular.

Los cambios en las cantidades relativas de cada isótopo de azufre en las muestras permitieron al equipo identificar si los isótopos de azufre en estas rocas siguen una proporción predecible. fraccionamiento dependiente de masa o MDF, o si no siguen una proporción predecible, que indica fraccionamiento independiente de la masa o MIF. Solo es posible producir y conservar MIF de azufre en una atmósfera que carece de oxígeno significativo; cuando aumentan los niveles de oxígeno, El MDF de azufre se hace cargo. Por lo tanto, un marcador común para el GOE es esta transición de MIF a MDF en el registro de rock.

El análisis encontró que la Formación Sedimentaria Seidorechka más antigua conserva el MIF de azufre, pero la Formación Sedimentaria Polisarka más joven conserva las condiciones de MDF de azufre. Esto significa que el GOE ocurrió en algún momento entre la deposición de estas dos sucesiones de rocas. Usando restricciones de edad previamente publicadas, los investigadores concluyeron que el GOE debe haber ocurrido hace entre 2,50 y 2,43 mil millones de años. Esta es una edad más avanzada para el GOE que se pensaba anteriormente que había ocurrido hace 2.48 a 2.39 mil millones de años y limita una aproximadamente un intervalo de tiempo de 70 millones de años en el que podría haber ocurrido.

Científico principal, Dr. Matthew Warke, de la Facultad de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente, dijo:"Nuestra investigación nos permite decir definitivamente que el GOE precedió a la primera glaciación de la Tierra en forma de bola de nieve en la historia, ya que se cree que esta última ocurrió hace alrededor de 2,42 mil millones de años. Esto plantea la posibilidad de que el aumento de oxígeno en la atmósfera de la Tierra durante el GOE puede haber desencadenado una de las glaciaciones más graves que jamás haya experimentado el planeta.

"Un posible mecanismo por el cual esto puede haber sucedido, que sea consistente con nuestros resultados y pensamiento actual, es que el aumento de los niveles de oxígeno atmosférico puede haber desestabilizado críticamente un invernadero dominado por metano provocando que las temperaturas de la superficie caigan rápidamente. Otros mecanismos pueden haber operado, pero de manera crucial nuestros resultados descartan cualquier mecanismo que invoque que la glaciación de la bola de nieve ocurrió antes del GOE, resolviendo uno de los problemas del huevo o la gallina más antiguos en la historia de la Tierra ".