Las erupciones volcánicas pueden haber causado las primeras «bocanadas» de oxígeno en la atmósfera de la Tierra
Roger Buick en 2004 en Mount McRae Shale en Australia Occidental. Las rocas perforadas cerca de aquí muestran que se produjeron «bocanadas» de oxígeno antes del gran evento de oxidación hace 2.400 millones de años. Nuevos análisis muestran un pico ligeramente más temprano del elemento mercurio emitido por los volcanes, lo que podría haber aumentado las poblaciones de organismos unicelulares para producir una «explosión» temporal de oxígeno. Roger Buick / Universidad de Washington
Un nuevo análisis de rocas australianas de 2.500 millones de años revela que las erupciones volcánicas pueden haber estimulado oleadas de población de microorganismos marinos, creando las primeras respiraciones de oxígeno en la atmósfera. Esto cambiaría las historias existentes de la atmósfera primitiva de la Tierra, que asumía que la mayoría de los cambios en la atmósfera primitiva estaban controlados por procesos geológicos o químicos.
Si bien se centró en la historia antigua de la Tierra, la investigación también tiene implicaciones para la vida extraterrestre e incluso el cambio climático. los para estudiar dirigido por la Universidad de Washington, la Universidad de Michigan y otras instituciones se publicó en agosto en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
“Lo que ha comenzado a hacerse evidente en las últimas décadas es que en realidad hay una serie de conexiones entre la Tierra sólida y no viviente y la evolución de la vida”, dijo el primer autor. Jana Meixnerova, Estudiante de doctorado en la Universidad de Washington en Ciencias de la Tierra y el Espacio. “Pero, ¿cuáles son las conexiones específicas que han facilitado la evolución de la vida en la Tierra tal como la conocemos? «
En sus primeros días, la Tierra no tenía oxígeno en su atmósfera y pocas o ninguna forma de vida que respirara oxígeno. La atmósfera de la Tierra se volvió permanentemente rica en oxígeno hace unos 2.400 millones de años, posiblemente después de una explosión de formas de vida que fotosintetizan, convirtiendo el dióxido de carbono y el agua en oxígeno.
Pero en 2007, el coautor Ariel anbar en la Universidad Estatal de Arizona analizó rocas de las lutitas de Mount McRae en Australia Occidental, informando un bocanada a corto plazo de oxígeno aproximadamente de 50 a 100 millones de años antes de que se convierta en un elemento permanente en la atmósfera. Investigaciones más recientes han confirmado otras picos de oxígeno a corto plazo antes, pero no explicó su ascenso y caída.
En el nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Michigan, dirigidos por el coautor correspondiente Joel blum, analizó las mismas rocas antiguas para determinar la concentración y el número de neutrones en el elemento mercurio, emitidos por erupciones volcánicas. Las grandes erupciones volcánicas liberan mercurio a la atmósfera superior, donde circula hoy durante uno o dos años antes de llover sobre la superficie de la Tierra. El nuevo análisis muestra un pico de mercurio unos millones de años antes del aumento temporal de oxígeno.
Estos son brocas de perforación de roca de la lutita Mount McRae en Australia Occidental. El análisis anterior mostró una «bocanada» de oxígeno atmosférico que precedió al gran evento de oxidación hace 2.400 millones de años. Un nuevo análisis muestra un aumento ligeramente más temprano en los minerales producidos por los volcanes, que pueden haber fertilizado las primeras comunidades de microbios en producir oxígeno.Roger Buick / Universidad de Washington
“Efectivamente, en la roca debajo del pico de oxígeno transitorio, encontramos evidencia de mercurio, tanto en su abundancia como en sus isótopos, que se explicaría muy razonablemente por erupciones volcánicas en la atmósfera”, dijo el coautor. Roger Buick, profesor de la Universidad de Washington en Ciencias de la Tierra y el espacio.
Donde hubo emisiones volcánicas, razonan los autores, debe haber habido campos de lava y cenizas volcánicas. Y se dice que estas rocas ricas en nutrientes han sido erosionadas por el viento y la lluvia, liberando fósforo en los ríos que podrían fertilizar las áreas costeras cercanas, permitiendo que las cianobacterias productoras de oxígeno y otras formas de vida unicelulares prosperen.
“Hay otros nutrientes que modulan la actividad biológica durante períodos cortos de tiempo, pero el fósforo es el más importante durante períodos prolongados”, dijo Meixnerová.
Hoy en día, el fósforo es abundante en material biológico y en fertilizantes agrícolas. Pero en tiempos muy antiguos, la erosión de las rocas volcánicas habría sido la principal fuente de este escaso recurso.
“Durante la meteorización bajo la atmósfera arcaica, la roca basáltica fresca se habría disuelto lentamente, liberando el fósforo macronutriente esencial en los ríos. Esto habría alimentado a los microbios que vivían en las zonas costeras poco profundas y habría provocado una mayor productividad biológica que habría creado, como subproducto, un pico de oxígeno ”, dijo Meixnerová.
Se desconoce la ubicación precisa de estos volcanes y campos de lava, pero existen campos de lava grandes y envejecidos en la India moderna, Canadá y otros lugares, dijo Buick.
«Nuestro estudio sugiere que para estas explosiones transitorias de oxígeno, el desencadenante inmediato fue un aumento en la producción de oxígeno, en lugar de una disminución en la absorción de oxígeno por las rocas u otros procesos no vivos», dijo Buick. “Esto es importante porque la presencia de oxígeno en la atmósfera es fundamental, es el principal impulsor de la evolución de una vida vasta y compleja. «
En última instancia, los investigadores dicen que el estudio sugiere cómo la geología de un planeta podría afectar a toda la vida que evoluciona en su superficie, una comprensión que ayuda a identificar exoplanetas habitables, o planetas fuera de nuestro sistema solar, en la búsqueda de vida en el universo.
Los otros autores del artículo son coautores correspondientes. Eva Stüeken, ex estudiante de posgrado en astrobiología de la Universidad de Washington ahora en la Universidad de St. Andrews en Escocia; Michael kipp, ex estudiante de posgrado de la Universidad de Washington ahora en el Instituto de Tecnología de California; y Marcus Johnson en la Universidad de Michigan. El estudio fue financiado por la NASA, UW financiado por la NASA. Laboratorio planetario virtual y la Cátedra MacArthur en Blum de la Universidad de Michigan.
