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jueves, 11 de mayo de 2017

Nueva explicación sobre el Gran Evento de Oxidación de la Tierra primitiva

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 Uno de los misterios aún no resueltos sobre la historia de la Tierra es cómo fue que el planeta se volvió tan oxigenado y respirable hace miles de millones de años. Ahora, un nuevo estudio dice que pudieron haber sido los gigantescos bloques de roca que forman la corteza exterior de la Tierra.

Una concepción artística de la Tierra primitiva. Crédito: Simone Marchi /NASA/SwRI
A medida que se movían estas placas, en un proceso llamado tectónica de placas, se habrían ido enterrando los restos de criaturas muertas debajo de otras placas mientras se deslizaban por debajo. En el manto de la Tierra, bajo la corteza, el carbono no habría sido capaz de reaccionar con el oxígeno, dejando así este vital ingrediente en la atmósfera, según explican los científicos.

Hasta el Gran Evento de Oxidación, la atmósfera del planeta era una mezcla de nitrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua y metano. Entonces, hace unos 2,5 mil millones de años, un tipo de criaturas unicelulares comenzó a usar ese dióxido de carbono y producir oxígeno como producto de desecho. Pero el oxígeno es altamente reactivo, las reacciones con las rocas superficiales y el carbono filtrado de los restos de organismos muertos habrían agotado rápidamente el elemento.

Carbono enterrado

El nuevo estudio realizado por Megan Duncan y Rajdeep Dasgupta, en la Universidad Rice de Texas, postula que el carbono de las criaturas muertas fue empujado o subducido bajo la corteza terrestre, formando grafitos y diamantes antiguos. Así, seguían explicando los investigadores, el Gran Evento de Oxigenación fue, en parte, impulsado por el inicio de la "moderna" placa tectónica, esa corteza terrestre que se divide en enormes placas que chocan, empujan y se deslizan una sobre o bajo la otra.

El proceso fue lo suficientemente eficiente como para que el carbono no tuviera tiempo de reaccionar con el oxígeno, por lo que éste --el desecho de todas esas criaturas primitivas--, permaneció en la atmósfera y fue acumulándose hasta cerca de los niveles observados hoy día. El resultado fue obvio: una atmósfera favorable para los futuros respiradores de oxígeno.

"Este trabajo comenzó considerando los procesos que ocurren hoy en las zonas de subducción", comentó Duncan a Live Science. "Y después nos preguntamos qué pasó en las antiguas zonas de subducción."

Duncan utilizó un modelo informático de la atmósfera que mostraba una reacción entre el dióxido de carbono y el agua. Cuando los dos reaccionan forman el oxígeno molecular (compuesto por dos átomos de oxígeno) y el formaldehído (un compuesto formado por carbono, hidrógeno y oxígeno). El formaldehído no es necesariamente lo que realmente producen las criaturas vivas. Es una especie de soporte para compuestos más complejos de carbono orgánico, señaló Duncan.

Normalmente, esa reacción está equilibrada. Los ciclos del oxígeno vuelven de nuevo a crear más dióxido de carbono (CO2) y agua, dejando una atmósfera carente de oxígeno. Ahí es donde entran en juego las placas tectónicas. Según el nuevo estudio, las placas empujaban todo el formaldehído bajo tierra, dejando el aire con más oxígeno. Mientras, sin el formaldehído conduciendo una reacción química "equilibrada", el CO2 adicional permanecería en la atmósfera, ayudando a los respiradores de CO2 a prosperar y a producir aún más oxígeno como desperdicio, según confirmaban los investigadores en su modelo computacional.

Manteniendo el carbono bajo control

 Para comprobar su hipótesis, los investigadores utilizaron tanto las más antiguas mediciones de carbono de la corteza antigua y los experimentos de laboratorio. En algunos diamantes antiguos, por ejemplo, hay una cierta cantidad de carbono-13, un isótopo de carbono que se encuentra en los tejidos de los organismos vivos. Esos datos mostraban que una cierta cantidad de carbono orgánico se creaba claramente en el manto (debajo de la corteza terrestre), afirmaron los investigadores.

La siguiente cuestión era si el carbono se quedaría ahí. Duncan fundió un pedazo de vidrio de silicato y le añadió grafito. El vidrio simulaba la corteza antigua, y el grafito representaba el carbono de los organismos. A continuación, aumentó la presión y la temperatura, comenzando por unas 14.800 atmósferas de presión y aumentando a 29.000 atmósferas (unas 435.000 libras por pulgada cuadrada). Los resultados mostraron que el carbono podía disolverse en la roca en las condiciones, probablemente presentes, en el manto de la Tierra primitiva, según el estudio. El resultado también demostró que el carbono probablemente permanecería bajo la corteza durante millones de años antes de que los volcanes volvieran a eructarlo.

Fijar el mecanismo exacto para la Gran Oxidación no es tarea fácil, dijo Duncan, y probablemente involucró varios mecanismos, no uno solo. Uno de esos desafíos es la cronología de cuándo comenzó la subducción, dijo ella.

"Si los modernos procesos de placas tectónicas hubiesen estado siempre en acción, esto no funcionaría", comentó Duncan. Otras líneas de evidencia parecen mostrar que la Tierra primitiva podría no haber tenido inicialmente la tectónica de placas y que dicho proceso comenzó más tarde, agregó.

"También depende de cuánto carbono orgánico fue eliminado de la superficie. De cuánto carbono orgánico llegó al suelo oceánico (que probablemente depende de la química del océano antiguo).Sabemos que hoy día sucede, podemos salir y medirlo. Lo vemos en las rocas antiguas y, potencialmente, en los diamantes, por lo que creemos que el carbono orgánico ha estado presente y subducido a través de la historia de la tierra."

El problema surge cuando tratamos de poner límites precisos a cuánto y cuán rápido.

Tim Lyons, profesor de biogeoquímica en la Universidad de California Riverside, está de acuerdo que resulta un desafío vincular este modelo con el registro conocido de las rocas. "Una de las preguntas que me hago es, si esos datos podrían estar vinculados a un registro sólido para la historia de la subducción."

"Se han propuesto muchos mecanismos que causaron el Gran Evento de Oxidación; pero ninguno puede explicar por sí mismo la magnitud de aumento del O2 [oxígeno] que se observa a partir del registro", señaló la investigadora Duncan. "Es probable que una combinación de muchos de estos mecanismos, incluida la subducción, permitieran que los niveles de O2 aumentaran y así se mantuvieran durante el resto de la historia terrestre".


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Traducido/editado por Pedro Donaire
Ref. LiveScience.com, 25 de abril de 2017, por Jesse Emspak
“Odd New Theory Explains How Early Earth Got Its Oxygen”
Fuente: Nature Geoscience.

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