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¿Cuándo apareció el oxígeno atmosférico?

Área: Geología — Martes, 2 de Octubre de 2007

Dos equipos de investigadores descubren que el oxígeno gaseoso apareció en la atmósfera terrestre unos 100 millones de años antes del evento de la gran oxidación de hace 2400 millones de años.

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El oxígeno es un gas muy reactivo, no existe de manera libre durante una largo periodo de tiempo, pues forma óxidos o reacciona con otras sustancias de manera rápida. Si está presente en la atmósfera es porque las plantas lo reponen continuamente. Antes de la invención de la fotosíntesis y durante muchos cientos de millones de años no había oxígeno libre en la Tierra.
En los estratos geológicos se pueden encontrar pruebas de la existencia de un momento en el que se produjo una gran oxidación mineral, prueba de que el oxígeno se encontraba ya libre en la atmósfera terrestre por primera vez y en gran cantidad. A este hecho se le ha denominado evento de gran oxidación, o GOE en sus siglas en inglés, y fue un hecho dramático en la historia de la Tierra. Este oxígeno permitió más tarde la aparición de vida animal compleja. Los geólogos creían que durante el GOE los niveles de oxígeno subieron rápidamente desde niveles prácticamente despreciables.
Ahora equipos de investigadores de las universidades de UC Riverside, Maryland, Washington, Alberta, y de la universidad del estado de Arizona han analizado muestras geológicas obtenidas de una prospección realizada en la cuenca Basin del Oeste de Australia en 2004. Han encontrado evidencias de la presencia de una pequeña, pero significativa, cantidad de oxígeno presente en la atmósfera y océanos terrestres hace 2500 millones de años, unos 100 millones de años antes de que se diera el GOE.
Las muestras se obtuvieron a gran profundidad (el sondeo fue de un kilómetro) por lo que no han sido afectadas por la atmósfera terrestre durante miles de millones de años.

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Muestras analizadas. Foto: Tim Trumble.

Los datos obtenidos, tanto del análisis de los elementos como de sus isótopos, proporcionan pruebas indirectas de la evolución de la atmósfera terrestre primitiva y de su relación con la evolución de la vida. Se ha analizado principalmente la presencia de azufre y renio entre otros elementos. Dos líneas distintas de datos apuntan en la dirección de la presencia de oxígeno libre en esa época.
El cambio en la composición de la atmósfera terrestre representado por el GOE empezó por tanto antes y de una manera más compleja que lo pensado con anterioridad. Quizás 50 o 100 millones de años sobre 2400 no parezcan significativos, pero para los expertos cualquier dato inesperado siempre es valioso.
Se ha especulado en el pasado que el GOE fue producido precisamente por una súbita evolución de los organismos fotosintéticos productores de oxígeno. El nuevo resultado muestra que esta súbita evolución en la vida terrestre no fue tan súbita como se creía, siendo quizás más gradual; o por el contrario, que la interacción de estos organismos con su entorno fue más compleja de lo supuesto.
No se sabía si los primeros organismos fotosintéticos proliferaron durante el GOE o si ya estaban presentes y el oxígeno que producían se fijaba pronto al reaccionar rápidamente con las rocas y gases volcánicos de la época. Este descubrimiento que aquí relatamos apoya la segunda posibilidad. El hecho de haber encontrado fósiles de cianobacterias (que son organismos fotosintéticos) anteriores a esa época corroborar también esta idea.
Se ha propuesto recientemente en otro trabajo anterior, y basado en depósitos volcánicos de la época, que antes del GOE la corteza continental y oceánica tenían una relación de grosor distinta a la actual, y que los volcanes submarinos entraban en erupción más frecuentemente que los de tierra firme, arrojando gases (como por ejemplo hidrógeno y sulfuro de hidrógeno) que eliminaban el oxígeno molecular. Justo antes del GOE la geología continental y oceánica cambió y hubo más erupciones terrestres que marinas que eliminan menos oxígeno libre. Esta hipótesis proporciona un mecanismo de eliminación del oxígeno libre antes del GOE.
Este hallazgo tiene implicaciones incluso para la búsqueda de vida en planetas extrasolares. Como no podemos viajar hasta allí, habrá que buscar bioindicadores que nos digan que hay un desequilibrio químico producido por formas de vida desconocidas. La presencia de un GOE indicaría la existencia de vida, pero ¿y si no lo vemos? Ahora sabemos que no sólo puede haber vida, sino incluso fotosíntesis sin que haya GOE.
Este resultado nos sugiere que la relación entre una biosfera y el planeta que la contiene no es tan simple como imaginábamos.

Fuentes y referencias:
UC Riverside.
Penn State.
Arizona State University.
University of Maryland.
Introduction to the Cyanobacteria.

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