Una comprensión más profunda de la atmósfera de la Tierra podría ayudarnos a identificar signos de vida más allá de nuestro Sistema Solar.
Crédito imagen: Devon Cole.
¿Cuándo alcanzó la Tierra niveles de oxígeno suficientes para sustentar la vida animal? Investigadores de la Universidad McGill han descubierto que se produjo un aumento en los niveles de oxígeno a la par de la evolución y expansión de ecosistemas eucariotas complejos. Sus hallazgos representan la evidencia más sólida hasta la fecha de que los niveles extremadamente bajos de oxígeno ejercieron una limitación importante en la evolución durante miles de millones de años.
“Hasta ahora, había una brecha crítica en nuestra comprensión de los impulsores ambientales en la evolución temprana. La Tierra primitiva estuvo marcada por bajos niveles de oxígeno, hasta que los niveles de oxígeno en la superficie aumentaron para ser suficientes para la vida animal. Pero las proyecciones sobre cuándo ocurrió este aumento variaron en más de mil millones de años, posiblemente incluso mucho antes de que los animales evolucionaran”, dice Maxwell Lechte, investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra bajo la supervisión de Galen Halverson en la Universidad McGill.
Crédito: Maxwell Lechte.
Las rocas de hierro proporcionan información sobre la vida temprana
Para encontrar respuestas, los investigadores examinaron rocas sedimentarias ricas en hierro de todo el mundo depositadas en ambientes costeros antiguos. Al analizar la química del hierro en estas rocas, los investigadores pudieron estimar la cantidad de oxígeno presente cuando se formaron las rocas y el impacto que habría tenido en la vida temprana como los microorganismos eucariotas, los precursores de los animales modernos.
“Estas piedras de hierro ofrecen información sobre los niveles de oxígeno de los ambientes marinos poco profundos, donde la vida estaba evolucionando. El antiguo registro de piedra de hierro indica alrededor de menos del 1 % de los niveles modernos de oxígeno, lo que habría tenido un impacto inmenso en la complejidad ecológica”, dice Changle Wang, investigador de la Academia de Ciencias de China que codirigió el estudio con Lechte.
Crédito: Maxwell Lechte.
“Estas condiciones bajas de oxígeno persistieron hasta hace unos 800 millones de años, justo cuando comenzamos a ver evidencia del surgimiento de ecosistemas complejos en el registro de rocas. Entonces, si los eucariotas complejos existieron antes, sus hábitats se habrían visto restringidos por el bajo nivel de oxígeno”, dice Lechte.
La Tierra sigue siendo el único lugar del universo que alberga vida. Hoy en día, la atmósfera y los océanos de la Tierra son ricos en oxígeno, pero no siempre fue así. La oxigenación del océano y la atmósfera de la Tierra fue el resultado de la fotosíntesis, un proceso utilizado por las plantas y otros organismos para convertir la luz en energía, liberando oxígeno a la atmósfera y creando las condiciones necesarias para la respiración y la vida animal.
Buscando signos de vida más allá de nuestro Sistema Solar
Según los investigadores, los nuevos hallazgos sugieren que la atmósfera de la Tierra fue capaz de mantener niveles bajos de oxígeno atmosférico durante miles de millones de años. Esto tiene implicaciones importantes para la exploración de signos de vida más allá de nuestro Sistema Solar, porque buscar rastros de oxígeno atmosférico es una forma de buscar evidencia de vida pasada o presente en otro planeta, o lo que los científicos llaman biofirma.
Los científicos usan la historia de la Tierra para medir los niveles de oxígeno bajo los cuales los planetas terrestres pueden estabilizarse. Si los planetas terrestres pueden estabilizarse en niveles bajos de oxígeno atmosférico, como sugieren los hallazgos, la mejor oportunidad para la detección de oxígeno será buscar su subproducto fotoquímico, el ozono, dicen los investigadores.
Crédito: Susannah Porter.
“El ozono absorbe fuertemente la luz ultravioleta, haciendo posible la detección de ozono incluso a niveles bajos de oxígeno atmosférico. Este trabajo enfatiza que la detección ultravioleta en telescopios espaciales aumentará significativamente nuestras posibilidades de encontrar signos probables de vida en planetas fuera de nuestro Sistema Solar”, dice Noah Planavsky, Biogeoquímico de la Universidad de Yale.
Más estudios geoquímicos de rocas de este período de tiempo permitirán a los científicos pintar una imagen más clara de la evolución de los niveles de oxígeno durante este tiempo y comprender mejor las reacciones en el ciclo global del oxígeno, dicen los investigadores.
El paper:
«Evidencia sólida de un sistema océano-atmósfera débilmente oxigenado durante el Proterozoico» por Changle Wang, Maxwell Lechte, Christopher Reinhard, Dan Asael, Devon Cole, Galen Halverson, Susannah Porter, Nir Galili, Itay Halevy, Robert Rainbird, Timothy Lyons y Noah Planavsky fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2116101119
Fuente: McGill University Dept. of Earth and Planetary Sciences (EPS).
Artículo original: ‘What the rise of oxygen on early Earth tells us about life on other planets‘. Shirley Cardenas. January 31, 2022.
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El siguiente artículo lo presenta y además contiene una selección de recursos sobre el evento de oxigenación.
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