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La formación de la tierra

La gran oxigenación

Rocas indican que el oxígeno empezó a acumularse en la atmósfera hace tan sólo 2.500 millones de años

CARLOS ALBERTO ROSIERE / UFMGDepósitos de hierro oxidadoCARLOS ALBERTO ROSIERE / UFMG

¿A quién no le gusta la Tierra? Es sin lugar a dudas el lugar más hospitalario del sistema solar. Innumerables formas de vida, de increíble complejidad, ocupan cada rincón del globo terráqueo, desde las profundidades del mar hasta las cumbres de las montañas más altas. La variedad biológica – la famosa biodiversidad – es uno de los más apasionantes aspectos del planeta. Pero no siempre ha sido así. Hubo un tiempo – a decir verdad, la mayor parte del tiempo – en que lo único que había sobre la faz de la Terra eran seres sencillos, unicelulares. Bacterias.

La diversidad de especies recién empezó a aumentar luego de que un evento radical alteró la ecuación de la vida terrestre y expandió drásticamente la habitabilidad de nuestro mundo, cosa que, en última instancia, hizo posible nuestra existencia. Ese evento consistió en la elevación de los niveles de oxígeno en la atmósfera, que dejó registros en rocas muy antiguas. Un grupo internacional de investigadores, del cual participó un brasileño, analizó muestras de esas rocas de distintas regiones del planeta y logró reunir fuertes indicios acerca de cuándo y cómo habría ocurrido esa transformación que llevó a que los niveles de oxígeno dejasen de ser imperceptibles en las atmosfera primitiva y trepasen al 20% que se encuentra en la atmósfera actual.

Se cree que fue la propia  vida la que originó todo ese oxígeno e impulsó el cambio en la composición de la atmósfera de la Tierra. Esa alteración habría tenido su inicio, según los paleontólogos, con la emergencia de la capacidad de realizar la fotosíntesis, durante la evolución de los seres vivos. Comúnmente asociada con las plantas, la habilidad de producir oxígeno también es común entre bacterias tales como las algas azules, seres unicelulares que viven en los océanos, y que, pese a su nombre, son más similares a las bacterias que a las algas. La gran virtud de la fotosíntesis consiste en convertir la luz solar y el dióxido de carbono en energía destinada el metabolismo. Como subproducto, se libera oxígeno.

Con todo, no fue fácil introducir ese gas en grandes cantidades en la atmósfera. Durante mucho tiempo, la composición del aire siguió siendo básicamente la misma, pues el oxígeno, altamente reactivo, interactuaba rápidamente con otras sustancias presentes en el mar, oxidándolas. El principal blanco de ello era el hierro proveniente de las rocas que se hallaba disuelto en el agua. El resultado era la precipitación del hierro oxidado, que se depositaba en el lecho oceánico. Así, en la práctica, no sobraba nada de oxígeno para ir a la atmósfera. Solamente cuando todo el potencial para la oxidación se agotó – las rocas y el océano no podían absorber más oxígeno – ese gas finalmente empezó a acumularse en el aire.

Fue precisamente en formaciones ferríferas dispersas por el mundo que los investigadores liderados por Kurt Konhauser y Stefan Lalonde, de la Universidad de Alberta, en Canadá, hallaron pistas con las cuales pudieron recontar toda esta historia. En un artículo publicado en octubre en el periódico científico británico Nature, lograron establecer una fecha para la transición de la atmósfera antigua a la nueva: la acumulación de oxígeno en el aire habría empezado hace 2.480 millones de años – la Tierra tiene actualmente alrededor de 4.600 millones de años – y fue relativamente rápida.

Para determinar cómo y cuándo acaeció ese cambio, los investigadores analizaron la distribución del elemento químico cromo (Cr) y de sus isótopos en formaciones ferríferas. La idea es que la distribución de éste y de otros elementos químicos en las rocas contiene pistas acerca de las características de los océanos con los cuales dichos elementos tuvieron contacto en tiempos antiguos.

CARLOS ALBERTO ROSIERE / UFMGFormaciones rocosas de AustraliaCARLOS ALBERTO ROSIERE / UFMG

En la senda del cromo
Los investigadores buscaron muestras de rocas ricas en hierro por todo el mundo, incluso en la zona de Quadrilátero Ferrífero, en Minas Gerais. El encargado de extraer y analizar el material brasileño fue el geólogo Carlos Alberto Rosière, de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG).

Debido a que las rocas tenían edades distintas, se hizo posible inferir los cambios en la atmósfera y en el ambiente oceánico en el transcurso del tiempo. Se arribó a la conclusión de que hace alrededor de 2.500 millones de años salieron grandes cantidades de Cr de esas rocas, transportadas desde el continente hacia el océano por las aguas superficiales, extremadamente ácidas, que contenían ácido sulfúrico producido con base en la descomposición de la pirita (sulfuro de hierro). Esas reacciones en las rocas se explican fundamentalmente debido a la presencia de bacterias aeróbicas acidofílicas – que requieren el oxígeno del aire para vivir y son capaces de sobrevivir en ambientes ácidos -, por eso se supone que una cantidad significativa de oxígeno se habría acumulado previamente en la atmósfera del planeta.

Sin embargo, existen evidencias de que la producción de ese gas comenzó mucho antes, hace alrededor de 3.500 millones de años, con las algas azules, también conocidas como cianobacterias. Con todo, durante un largo período, el oxígeno liberado por esas algas apenas llegaba a la atmosfera, pues interactuaba rápidamente con el hierro de origen volcánico disuelto en el mar, originando las grandes formaciones ferríferas que actualmente se encuentran en los continentes y abastecen a los altos hornos y a la industria siderúrgica. “Luego de esa fase inicial de producción de oxígeno, que se extendió durante casi mil millones de años, el proceso de transformación de la atmósfera puede haberse dado muy rápidamente”, afirma Rosière. “En unos 100 o 200 millones de años, la misma reuniría grandes cantidades de oxígeno.”

Estos indicios de que una atmosfera rica en oxígeno ya existiría hace 2.500 millones de años son los más antiguos que se han identificado hasta el momento. Y son compatibles con análisis anteriores, basados en otras evidencias de ese importante evento en la historia de la Tierra denominado gran oxigenación. Con todo, los investigadores admiten que la aceptación de esas conclusiones no es general. “Algunos pueden decir que las características que encontramos en las formaciones ferríferas indican condiciones locales, pero no la de todo el planeta”, explica Rosière.

Sólo al reunir más evidencias será posible confirmar que ésa es una señal indicativa del episodio que hizo posible el eventual surgimiento de criaturas pluricelulares tales como los animales de gran porte y los seres humanos. “En geología, una o dos golondrinas no hacen un verano. Existe una gran cantidad de datos pasibles de cuestionamientos o de interpretaciones alternativas. Por eso es necesario contar con una sumatoria que converja en una determinada dirección”, dice Rosière. “No podemos decir: ahora estamos satisfechos, las cosas están resueltas.”

Artículo científico
KONHAUSER, K.O. et al. Aerobic bacterial pyrite oxidation and acid rock drainage during the Great Oxidation Event. Nature. 19 oct. 2011.