NeoFronteras

Oxígeno y tectónica

Área: Geología — miércoles, 30 de julio de 2008

La colisión de continentes podría haber facilitado la aparición del oxígeno en grandes cantidades en la atmósfera terrestre.

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Simulación de cómo pudo ser, hace 200 millones de años, Pangea. Foto: Christian Darkin, Science photo library.

Según esta controvertida teoría, propuesta por geoquímicos del Australian National University (Canberra) en Nature Geosciences, la colisión de continentes provocó una cadena de eventos que finalmente dieron lugar a un aumento considerable del nivel de oxígeno en la atmósfera terrestre.
La Tierra tenía niveles de oxígeno libre despreciables hasta el evento de la gran oxidación, que tuvo lugar hace 2500 de años aproximadamente. Hoy en día el oxigeno libre representa el 21% de la atmósfera, e incluso ese porcentaje fue mayor en determinadas épocas del pasado, como en el Carbonífero. El aumento de los niveles de oxígeno se ha relacionado con la evolución de la simetría bilateral en animales, con la conquista de tierra firme de éstos, o al aumento del tamaño de los mismos.
Pero el oxígeno libre que respiramos procede de la fotosíntesis. Los primeros seres fotosintéticos conocidos fueron la cianobacterias que habitaron la Tierra desde hace, como mínimo, 2700 millones de años. Sin embargo los especialistas han debatido por qué el oxígeno libre permaneció en bajos niveles durante los 200 millones de años siguientes.
La mayoría de las teorías propuestas afirman que el oxígeno que era producido por la cianobacterias era consumido de alguna manera, como por su combinación química con gases volcánicos, combinación química con el hierro o azufre de la corteza terrestre, etc. Hace 2500 millones de años estos sumideros estarían “llenos” y el oxígeno fue liberado súbitamente, acumulándose en la atmósfera.
Charlotte Allen y Ian Campbell proponen en su lugar que lo que disparó la aparición de oxígeno libre gaseoso fue la colisión de continentes. La colisión levantó montañas y posteriormente su erosión proporcionó nutrientes a las cianobacterias de los océanos. Al mismo tiempo el carbono orgánico cayó al fondo oceánico y fue enterrado allí. El oxígeno extra paso a la atmósfera gracias a la falta de carbono, que en condiciones normales reaccionaría con el oxigeno, hasta aumentar mucho su concentración.
Los científicos se basan en estudios, dispersos en la literatura científica, basados a su vez en 7000 cristales de circón encontrados en sedimentos. Estos cristales hablan de cuando las diversas masas continentales colisionaban unas con otras en un supercontinente. Una de esas colisiones se dio justo cuando se produjo el gran evento de oxidación.
También han encontrado otras posibles correlaciones entre otros seis eventos tectónicos de este tipo y otros tantos eventos de aumento de oxígeno.
Sin embargo esta teoría no convence a todos. Según algunos se basa en la falsa premisa de que el entierro de carbono aumenta con el tiempo. Además apuntan que se ha ignorado el ciclo del carbono, la aparición de árboles (mucho más tarde) y el secuestro de materia orgánica derivada de la madera.

Fuentes y referencias:
Noticia en Nature.
Campbell, I. H. & Allen, C. M. Nature Geosci. doi: 10.1038/ngeo259 (2008).
Berner, R. A., VandenBrooks, J. M. & Ward, P. D. Science 316, 557–558 (2007)

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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10 Comentarios

  1. NeoFronteras:

    Se ha efectuado una corrección en este artículo.

  2. tomás:

    James Lovelock habla sobre el alto porcentaje de O2 en el Carbonífero en su libro “La venganza de la Tierra”, pags. 44 y 45. Primero establece que la proporción actual, 21%, es ideal para la vida, ya que con menos del 13% no se producen incendios forestales reguladores del O2 y con más del 25% se originarían violentos y frecuentes incendios que rebajarían el % hasta las cifras actuales.
    Luego se sorprende cuando Robert Berner descubre que en el Carbonífero la proporción fue del 35%, tanto que piensa que debe ser un error porque con esa cifra los incendios, dice, son casi tan violentos como en el O2 puro.
    Por último Andrew Thomas sugiere una compatibilidad de ambas posiciones que a Lovelock le parece estupenda y a mí, absurda: Berner estaría en lo cierto con su 35% y Lovelock también con su máximo del 25%; bastaría que hubiese más N2, pues lo importante es la proporción entre los dos gases.
    Intento razonar: Si tanto en el Carbonífero como ahora entre O2 y N2 sumaron y suman el 99% de la composición del aire, al 35% le corresponde 99-35=64% y al 21%, 99-21=78% de N2. ¿Donde meter ese exceso de N2? Nos pasaríamos del 99%, al que sólo queda un 1% para el 100%.
    Posiblemente J. L, es bueno en ecología, pero no tanto en aritmética elemental. Salvo que mi ignorancia sea descomunal.

  3. NeoFronteras:

    Sí es verdad que Lovelock menciona esta paradoja. Y sí es verdad que la solución aportada no parece buena por no decir absurda, puesto que un porcentaje es un porcentaje y el oxígeno y el nitrógeno suman un 99%. Cuando leí ese capítulo a mí también me lo pareció. Y obviamente el oxígeno puro no es lo mismo que el oxígeno diluido.
    Las pruebas sobre los altos niveles de oxígeno en esa época son contundentes, cómo se evitaban los incendios es un misterio. Es de suponer que la ausencia de fumadores, y humanos en general, ayudaba.

  4. tomás:

    Acepto como causa de los incendios actuales la que Neo menciona y, aunque no tengo datos, un alto porcentaje se debe a la acción humana de toda clase: líneas eléctricas, fumadores campestres, fuegos por cocinar, etc. En el Carbonífero el clima fue más frío, sobre todo en su segunda mitad, los océanos menos profundos y por tanto más extensos, con grandes áreas pantanosas que permitieron la proliferación de los peces de transición hacia anfibios. Esta gran extensión acuosa, a pesar de la menor temperatura pudo proporcionar suficiente humedad, o quizá también ayudó la acción humectante por transpiración de la vegetación existente, gran parte de ella helechos. Estos tienen mucha más agua que los pinos resineros actuales, por ejemplo, y por tanto hubieron de ser mucho más resistentes al fuego. Las plantas más parecidas a las actuales, debieron ocupar lugares altos y por tanto más fríos.
    Por el contrario, hubo de jugar en contra la importante actividad tectónica y su consecuente vulcanismo.
    Bueno, es una aportación para explicar ese misterio que sólo se desvelará cuando los investigadores cuenten con más datos sobre el periodo.

  5. NeoFronteras:

    Es sin duda un tema interesante. Quizás se resuelva algún día. Y es que el Carbonífero es una época interesante, con sus insectos gigantes y su flora magnífica de lepidodendrons, sigilarias y calamites. Que algunas de estas especies de plantas tengan descendientes en la actualidad es fantástico, aunque sea ignorado por una gran parte de la población. Gracias a ellas se tuvo esos niveles de oxígeno.

  6. Pablo:

    Ahi ya yai Tomas, me parece que lo ultimo, si aumentamos ahora mismo la cantidad de CO2, y llegamos hasta el 2%, según tu que sería, 21+78+2= 101%, me parece que eres un poco de letras, si en el pasado el % de O2 era del 35%, el del nitrógeno era del 99-35= 64, Cual es entonces tu duda? Si el Oxigeno se combina con otro elemento, con carbono, con hierro o con azufre, este oxígeno desaparece de la atmósfera, y entonces baja su porcentaje y baja también la cantidad total de gases en la atmósfera, y también la presión atmosférica.
    Volviendo al tema supongo que ese oxígeno fotosintético proveniente del agua del mar, se combinó con los elementos terrestres, ya que predominaban unas condiciones reductoras, y también se disolverían en el océano, igual que ocurre ahora con el co2 procedente de la actividad humana, hasta que las condiciones fueron lo suficientemente estables para que empezaran a crecer las concentraciones relativas de oxigeno, por otro lado el secuestro de carbono orgánico por la acumulación de restos orgánicos, procedente de los seres vivos rebajaría la cantidad de co2 en la atmósfera, pero no la de N2 ypor suponer este co2 un porcentaje muy pequeño, no supondría un aporte sustancial, también se sabe que el fe, es un elemento limitante en el crecimiento de la vida acuática, sobre todo en la de los microorganismos fotosintéticos, léase cianobacterias, y podría haber sido un acelerador del aumento de la concentración de oxigeno, pero no el desencadenante de este.

    Gracias, hasta pronto.

  7. tomás:

    Pablo: Quizá en tu “Ahí” inicial ya se ve que tú no eres de letras, salvo que, por el yerro que me supones, ande yo herrado o errado, como quieras. Admito que la literatura me entusiasma, de lo que no me arrepiento, pero te equivocas en mi formación.
    Verás: aunque, en términos generales, vivo en infeliz ignorancia y en la duda metódica e integrada en mi carácter, esa que me atribuyes, no la tengo; simplemente Lovelock mete la pata y nada más. No hay que ser de ciencias para detectarlo.
    Como no resulta fácil comprender lo que escribes, no sé si me atribuyes ese imposible 101% -al que jamás creo haber dado pie- o utilizas el condicional para descartarlo en mi nombre. Si es esto último, te lo agradezco. Desde luego, sucede que, al escribir rápido y, a veces , extenso, puede no comprenderse lo que digo.
    Pero hay algún argumento claro. Dices: “Si el oxígeno… se combina…baja su porcentaje…”. ¿Has leído bien lo que escribo en el comentario 2? Si cambia el % de modo que su suma total sea siempre el 100% ya no hay problema; lo que sucede es que no es eso lo que expone J. L. Es este autor quien no tiene inconveniente en superarlo, que es la solución que llamo absurda.
    En cuanto a tu segundo y último punto, porque sólo pones el del final que permite respirar a gusto, -¡qué malo soy! pero tu me perdonarás seguramente- en él describes una dinámica teórica, tan posible o imposible, compatible o incompatible con otras como la que yo propongo en el comentario 4. Ambos especulamos, lo que está bien si se razona adecuadamente.

  8. Pablo:

    Tomás, queri decir Ay!

  9. Jose M Piñeiro:

    Un alto grado de humedad hace que se pueda alcanzar un 35% de oxigeno sin incendios devastadores.

    Es por tanto probable que en el Carbonifero la cantidad de vapor de agua fuera muy alta.

  10. tomás:

    Pablo, te aprecio sinceramente y, si te he ofendido, te ruego me excuses.
    Jose M Piñeiro: Por muy alta que fuese la humedad y, salvo que no se tenga en cuenta en el cómputo el vapor de agua y se refiera el Sr. Lovelok al aire seco, la suma habrá de ser siempre 100.
    Si el caso fuera este, es muy posible que tengas razón. Pero tú la tendrías, no el autor que menciono.
    Un afectuoso saludo a ambos.

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