La vida compleja en la Tierra depende principalmente del oxígeno. Sin embargo, no siempre nuestra roca espacial tuvo este elemento en su atmósfera. Ahora, una investigación sugiere que las erupciones volcánicas habrían estimulado aumentos repentinos de la población de microorganismos marinos, creando las primeras porciones de oxígeno.
El análisis, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, cambiaría las historias existentes de la atmósfera primitiva de la Tierra. Estas suponían que la mayoría de los cambios en la atmósfera primitiva estaban controlados por procesos geológicos o químicos.
El estudio fue dirigido por la Universidad de Washington, la Universidad de Michigan y otras instituciones. Aunque se centró en la historia temprana de la Tierra, también tiene implicaciones para la búsqueda de vida extraterrestre e incluso el cambio climático.
Los primeros picos de oxígeno
En sus primeros días, la Tierra no contaba con oxígeno en su atmósfera y sólo tenía pocas o ninguna forma de vida que respirara oxígeno. La atmósfera de la Tierra se volvió rica en este elemento de forma permanente hace unos 2.400 millones de años, probablemente después de una explosión de formas de vida que fotosintetizan, transformando el dióxido de carbono y el agua en oxígeno.
En 2007, un estudio analizó rocas del Mount McRae Shale en Australia Occidental, dando como resultado un incremento de oxígeno a corto plazo entre 50 y 100 millones de años antes de que se convirtiera en un elemento permanente en la atmósfera. Investigaciones más recientes han confirmado otros picos a corto plazo anteriores, pero no han explicado su ascenso y descenso.
El nuevo estudio, dirigido por el coautor Joel Blum de la Universidad de Michigan, analizó las mismas rocas antiguas para determinar la concentración y el número de neutrones en el elemento mercurio, emitidos por erupciones volcánicas.
Grandes erupciones volcánicas arrojan gas mercurio a la atmósfera superior, donde circula durante uno o dos años antes de llover sobre la superficie de la Tierra. El nuevo análisis muestra un aumento en el mercurio unos millones de años antes del aumento temporal de oxígeno.
“Efectivamente, en la roca debajo del pico transitorio de oxígeno encontramos evidencia de mercurio”, dijo el coautor Roger Buick de la Universidad de Washington. “Tanto en su abundancia como en sus isótopos, se explicaría más razonablemente por erupciones volcánicas en la atmósfera”, agregó.
Actividad volcánica
Los autores creen que donde hubo emisiones volcánicas debe haber habido campos de lava y cenizas volcánicas. Y esas rocas ricas en nutrientes se habrían erosionado con 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 prosperaran.
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 recurso escaso.
Durante la meteorización bajo la atmósfera arcaica, la roca basáltica fresca se habría disuelto lentamente, liberando el fósforo macronutriente esencial en los ríos. “Eso habría alimentado a los microbios que vivían en las zonas costeras poco profundas”, dijo la primera autora Jana Meixnerová, de la Universidad de Washington.
A su vez, este proceso habría provocado un aumento de la productividad biológica que habría creado, como subproducto, un pico de oxígeno. Por ahora se desconoce la ubicación precisa de esos volcanes y campos de lava. Sin embargo, existen grandes campos de lava de aproximadamente la edad adecuada en la India actual, Canadá y otros lugares
Los investigadores dicen que el estudio sugiere cómo la geología de un planeta podría afectar cualquier vida que evolucione en su superficie. Esta comprensión ayudaría también a identificar exoplanetas habitables en la búsqueda de vida en el universo.