Interpretación del artista de cómo podría haber sido la Tierra en el Archean Eon, desde hace 4 mil millones a 2,5 mil millones de años. Crédito:Peter Sawyer / Smithsonian Institution
Los científicos han debatido durante mucho tiempo cuánto oxígeno molecular había en la atmósfera primitiva de la Tierra. Hace unos 2.400 millones de años, hubo un aumento en el oxígeno que transformó la atmósfera y la biosfera de la Tierra, eventualmente haciendo posible una vida como la nuestra. Esta transición se llama el "Gran Evento de Oxidación". Pero, ¿cuánto oxígeno había en la atmósfera antes de ese momento?
Un equipo de científicos dirigido por la ex estudiante de doctorado de la Universidad Estatal de Arizona Aleisha Johnson, ha estado trabajando para desentrañar el misterio de cómo se preparó el escenario para el Gran Evento de Oxidación.
Usando modelado por computadora, Johnson y su equipo determinaron cuánto oxígeno podría haber estado presente en la superficie de la Tierra antes del Gran Evento de Oxidación y las implicaciones para la vida en la Tierra primitiva.
"Todos respiramos oxígeno, y todos vivimos en el único planeta conocido donde eso es posible, "dice Johnson." Con nuestro estudio, estamos un paso más cerca de comprender cómo sucedió eso, cómo la Tierra pudo hacer la transición a, y sostener, una atmósfera rica en oxígeno ".
Los resultados de su estudio se han publicado en Avances de la ciencia .
El rompecabezas de larga data
Los geocientíficos que estudian el registro de rocas de la Tierra han encontrado evidencia aparentemente contradictoria sobre la atmósfera primitiva de la Tierra. Por un lado, las "huellas dactilares" de oxígeno encontradas después del Gran Evento de Oxidación faltan en su mayoría antes de ese momento, lo que llevó a algunos científicos a argumentar que estaba ausente.
Pero los descubrimientos recientes sugieren al menos cierta descomposición de minerales comunes que reaccionan vigorosamente en presencia de oxígeno. y al menos algo de suministro a los océanos de elementos químicos como el molibdeno que se acumulan en ríos y océanos cuando hay oxígeno presente. Las líneas de evidencia contradictorias crean un rompecabezas de larga data.
Una visión emergente de la producción de oxígeno terrestre arcaico. Antes de que el oxígeno llenara la atmósfera de la Tierra, puede haber sido producido en océanos y suelos poco profundos. Los suelos poco profundos en las proximidades de las comunidades microbianas (verde en la figura) pueden haber tenido oxígeno, a diferencia de la atmósfera suprayacente. Como resultado, Las firmas de intemperismo, como los enriquecimientos de molibdeno en las lutitas, son anteriores al Gran Evento de Oxidación. Crédito:Johnson et al./ASU
"La evidencia parecía contradictoria, pero sabíamos que debía haber una explicación "dijo Johnson, quien actualmente es becario postdoctoral de la National Science Foundation en la Universidad de Chicago.
Para ayudar a resolver este acertijo, Johnson y su equipo escribieron un modelo de computadora que usa lo que se sabe sobre la química ambiental del molibdeno, las reacciones de minerales con pequeñas cantidades de oxígeno, y mediciones que otros han hecho de la abundancia de molibdeno en antiguas rocas sedimentarias, para averiguar el rango de niveles de oxígeno que era posible en la atmósfera de la Tierra antes de hace 2.400 millones de años.
"Este modelo de computadora nos ayuda a cuantificar cuánto oxígeno se necesita realmente para producir la química que es visible en el registro de rocas, "dijo Johnson.
Lo que el equipo encontró fue que la cantidad de oxígeno necesaria para explicar la evidencia de molibdeno era tan pequeña que no habría dejado muchas otras huellas dactilares.
"Hay un viejo refrán que dice que 'la ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia, '", dijo el coautor del estudio, Ariel Anbar, quien es profesor en la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio y la Escuela de Ciencias Moleculares de ASU. "Hasta ahora, Nuestras ideas acerca de la ausencia de oxígeno antes del Gran Evento de Oxidación fueron moldeadas principalmente por la ausencia de evidencia. Ahora tenemos motivos para pensar que estaba allí, solo que a niveles más bajos de los que se podían detectar antes ".
Los hallazgos apoyan otras líneas de evidencia que sugieren que se estaba produciendo oxígeno, posiblemente por biología, mucho antes del Gran Evento de Oxidación. Ese, Sucesivamente, ayuda a los científicos en su búsqueda para descubrir qué cambios en los sistemas de la Tierra causaron una de las transformaciones más importantes en la historia de la Tierra.
"Nuestra esperanza es que estas limitaciones sobre el oxígeno atmosférico antiguo nos ayuden a comprender la causa y la naturaleza del Gran Evento de Oxidación. Pero esto no se trata solo de la historia de la Tierra. A medida que comenzamos a explorar mundos similares a la Tierra que orbitan otras estrellas, queremos saber si es probable que las atmósferas ricas en oxígeno como la nuestra sean comunes o raras. Así que esta investigación también ayuda a informar la búsqueda de vida en planetas distintos al nuestro. "dijo Johnson.
Los autores adicionales de este estudio son Chadlin Ostrander de Woods Hole Oceanographic Institution, Stephen Romaniello de la Universidad de Tennessee, Christopher Reinhard del Instituto de Tecnología de Georgia, Allison Greaney del Laboratorio Nacional de Oak Ridge y Timothy Lyons de la Universidad de California, Orilla.
