Hace cientos de millones de años, en medio de lo que eventualmente se convertiría en el Territorio del Yukón de Canadá, un océano arremolinado con trilobites blindados, braquiópodos parecidos a almejas y blandos, criaturas blandas parecidas a las babosas y los calamares.

Un equipo internacional de científicos ha desenterrado un tesoro de fósiles y capas de rocas formadas en ese antiguo fondo oceánico a lo largo de las orillas del río Peel, a unos cientos de millas al sur del mar de Beaufort en el Ártico. El descubrimiento revela cambios de oxígeno en el fondo marino a lo largo de casi 120 millones de años de la era Paleozoica temprana. una época que propició el desarrollo y la diversificación más rápidos de complejos, vida multicelular en la historia de la Tierra.

"Es inaudito tener tanta historia de la Tierra en un solo lugar, ", dijo el científico geológico de la Universidad de Stanford, Erik Sperling, autor principal de un estudio del 7 de julio que detalla los hallazgos del equipo en Avances de la ciencia . La mayoría de las formaciones rocosas de la Era Paleozoica se han roto por las fuerzas tectónicas o se han erosionado con el tiempo. "No hay ningún otro lugar en el mundo que yo sepa donde puedas estudiar un registro tan largo de la historia de la Tierra, donde básicamente no hay cambios en cosas como la profundidad del agua o el tipo de cuenca ".

El oxígeno era escaso en las aguas profundas de este y otros océanos en los albores del Paleozoico, hace aproximadamente 541 millones de años. Se mantuvo escaso hasta el Devónico, hace aproximadamente 405 millones de años, cuando, en un parpadeo geológico, no más de unos pocos millones de años, el oxígeno probablemente se disparó a niveles cercanos a los de los océanos modernos y la diversidad de la vida en la Tierra explotó. Grande, aparecieron peces depredadores. Helechos y coníferas primitivos marcharon a través de continentes anteriormente gobernados por bacterias y algas. Las libélulas alzaron el vuelo. Y todo esto después de casi cuatro mil millones de años en los que los paisajes de la Tierra eran prácticamente yermos.

Los científicos han debatido durante mucho tiempo qué podría haber causado el cambio dramático de un mundo con poco oxígeno a uno más oxigenado que podría sustentar una red diversa de vida animal. Pero hasta ahora Ha sido difícil precisar el momento de la oxigenación global o el largo plazo, Estado de fondo de los océanos y la atmósfera del mundo durante la era que presenció tanto la llamada explosión de vida del Cámbrico como la primera de las extinciones masivas de los "Cinco Grandes" de la Tierra. hace unos 445 millones de años al final del Ordovícico.

"Para poder hacer comparaciones a lo largo de estas grandes franjas de nuestra historia y comprender las tendencias a largo plazo, necesitas un registro continuo, "dijo Sperling, profesor asistente de ciencias geológicas en la Escuela de la Tierra de Stanford, Energía y Ciencias Ambientales (Stanford Earth).

Contexto de vidas pasadas

Con permiso de las comunidades Na Cho Nyak Dun y Tetlit Gwitch'in en Yukon, El equipo de Sperling, que incluyó a investigadores del Dartmouth College y el Yukon Geological Survey, Pasé tres veranos en el sitio de Peel River. Llegando en helicóptero, el equipo de investigación cortó la maleza con machetes junto a los rápidos de Clase VI para recolectar cientos de muestras de roca del tamaño de un puño de más de una milla de capas intercaladas de lutita, sílex y lutita de cal.

De vuelta en el laboratorio de Sperling en Stanford, un pequeño ejército de estudiantes de verano y graduados trabajó durante cinco veranos para ayudar a analizar los fósiles y los productos químicos enterrados en las rocas. "Pasamos mucho tiempo dividiendo rocas abiertas y mirando fósiles de graptolitos, ", Dijo Sperling. Debido a que los graptolitos desarrollaron una amplia gama de formas corporales reconocibles con relativa rapidez, las marcas en forma de lápiz dejadas por los fósiles de estas criaturas marinas que habitan en colonias les dan a los geólogos una forma de fechar las rocas en las que se encuentran.

Una vez que los investigadores terminaron de identificar y fechar los fósiles de graptolitos, muelen las rocas en un molino, luego midió el hierro, carbón, fósforo y otros elementos en el polvo resultante para evaluar las condiciones del océano en el momento y lugar donde se formaron las capas. Analizaron 837 nuevas muestras del sitio de Peel River, así como 106 nuevas muestras de otras partes de Canadá y 178 muestras de todo el mundo para comparar.

Ganadores y perdedores

Los datos muestran niveles bajos de oxígeno, o anoxia, probablemente persistió en los océanos del mundo durante millones de años más de lo que se pensaba, hasta bien entrado el Fanerozoico, cuando las plantas terrestres y los animales primitivos comenzaron a diversificarse. "Los primeros animales todavía vivían en un mundo con poco oxígeno, ", Dijo Sperling. Contrariamente a las suposiciones de larga data, los científicos descubrieron que los océanos del Paleozoico también estaban sorprendentemente libres de sulfuro de hidrógeno, una toxina respiratoria que se encuentra a menudo en las regiones anóxicas de los océanos modernos.

Cuando el oxígeno finalmente subió en los ambientes marinos, surgió igual de más grande, la vida vegetal más compleja despegó. "Existe un gran debate sobre cómo las plantas impactaron el sistema de la Tierra, ", Dijo Sperling." Nuestros resultados son consistentes con la hipótesis de que a medida que las plantas evolucionaron y cubrieron la Tierra, aumentaron los nutrientes al océano, impulsando la oxigenación ". En esta hipótesis, la afluencia de nutrientes al mar hubiera dado un impulso a la productividad primaria, una medida de la rapidez con que las plantas y las algas absorben dióxido de carbono y luz solar, conviértalos en nueva biomasa y libere oxígeno en el proceso.

El cambio probablemente acabó con los graptolitos. "Aunque más oxígeno es realmente bueno para muchos organismos, los graptolitos perdieron el hábitat de bajo oxígeno que era su refugio, ", Dijo Sperling." Cualquier cambio ambiental tendrá ganadores y perdedores. Los graptolitos podrían haber sido los perdedores ".