Entonces, ¿cuándo y dónde empezó a acumularse el O2 en la Tierra?
Al estudiar las rocas antiguas, los investigadores han determinado que en algún momento entre 2.500 y 2.300 millones de años atrás, la Tierra sufrió lo que los científicos llaman el «Gran Evento de Oxidación» o «GOE» para abreviar. El O2 se acumuló por primera vez en la atmósfera de la Tierra en ese momento y ha estado presente desde entonces.
Sin embargo, a través de numerosos estudios en este campo de investigación, han surgido pruebas de que había cantidades menores de O2 en pequeñas áreas de los antiguos océanos poco profundos de la Tierra antes del GOE. Y en un estudio publicado recientemente en la revista Nature Geoscience, un equipo de investigación dirigido por científicos de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) ha aportado pruebas convincentes de una importante oxigenación de los océanos antes del GOE, a mayor escala y a mayores profundidades de lo que se había reconocido hasta ahora.
Para este estudio, el equipo se centró en un conjunto de rocas sedimentarias marinas de 2.500 millones de años de antigüedad procedentes de Australia Occidental, conocidas como Mt. McRae Shale. «Estas rocas eran perfectas para nuestro estudio porque se demostró anteriormente que se depositaron durante un episodio de oxigenación anómala antes del Gran Evento de Oxidación», dice el autor principal, Chadlin Ostrander, de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la ASU.
Los esquistos son rocas sedimentarias que, en algún momento del pasado de la Tierra, se depositaron en el fondo marino de antiguos océanos. En algunos casos, estos esquistos contienen las huellas químicas de los antiguos océanos en los que se depositaron.
Para esta investigación, Ostrander disolvió muestras de esquisto y separó los elementos de interés en un laboratorio limpio, para luego medir las composiciones isotópicas en un espectrómetro de masas. Este proceso se llevó a cabo con la ayuda de los coautores Sune Nielsen, de la Institución Oceanográfica Woods Hole (Massachusetts); Jeremy Owens, de la Universidad Estatal de Florida; Brian Kendall, de la Universidad de Waterloo (Ontario, Canadá); los científicos Gwyneth Gordon y Stephen Romaniello, de la Escuela de Exploración Terrestre y Espacial de la ASU; y Ariel Anbar, de la Escuela de Exploración Terrestre y Espacial y la Escuela de Ciencias Moleculares de la ASU. La recogida de datos duró más de un año y se utilizaron las instalaciones de la Institución Oceanográfica Woods Hole, la Universidad Estatal de Florida y la ASU.
Usando espectrómetros de masas, el equipo midió las composiciones isotópicas de talio y molibdeno del esquisto del Monte McRae. Era la primera vez que se medían ambos sistemas isotópicos en el mismo conjunto de muestras de esquisto. Tal y como se había previsto, surgió un patrón isotópico predecible de talio y molibdeno, lo que indica que los minerales de óxido de manganeso estaban siendo enterrados en el fondo marino en grandes regiones del antiguo océano. Para que se produjera este enterramiento, era necesario que el O2 estuviera presente en todo el fondo marino hace 2.500 millones de años.
Estos hallazgos mejoran la comprensión de los científicos de la historia de la oxigenación del océano de la Tierra. Es probable que la acumulación de O2 no se limitara a pequeñas porciones del océano superficial antes del GOE. Lo más probable es que la acumulación de O2 se extendiera por grandes regiones del océano y se adentrara en sus profundidades. En algunas de estas zonas, la acumulación de O2 parece haberse extendido incluso hasta el fondo marino.
«Nuestro descubrimiento nos obliga a replantearnos la oxigenación inicial de la Tierra», afirma Ostrander. «Muchas líneas de evidencia sugieren que el O2 comenzó a acumularse en la atmósfera de la Tierra después de hace unos 2.500 millones de años, durante el GOE. Sin embargo, ahora es evidente que la oxigenación inicial de la Tierra es una historia arraigada en el océano. El O2 probablemente se acumuló en los océanos de la Tierra -hasta niveles significativos, según nuestros datos- mucho antes de hacerlo en la atmósfera».
«Ahora que sabemos cuándo y dónde empezó a acumularse el O2, la siguiente pregunta es por qué», dice Anbar, profesor del presidente de la ASU y coautor. «Creemos que las bacterias que producen O2 prosperaban en los océanos mucho antes de que el O2 comenzara a acumularse en la atmósfera. ¿Qué fue lo que cambió para provocar esa acumulación? En eso es en lo que estamos trabajando ahora»
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