El Gran Evento de Oxidación: Un Camino de 200 Millones de Años hacia la Oxigenación

Hallazgos recientes indican que el “Gran Evento de Oxidación” de la Tierra se desarrolló durante un lapso de 200 millones de años.

Investigaciones recientes subrayan la naturaleza intrincada del Gran Evento de Oxidación, demostrando que el aumento del oxígeno atmosférico y oceánico fue un proceso dinámico que duró más de 200 millones de años. Esta evolución fue moldeada por factores geológicos y biológicos cruciales para el desarrollo de la vida.

Hace aproximadamente 2.5 mil millones de años, el oxígeno, o O2, comenzó a acumularse en la atmósfera terrestre en niveles significativos, marcando un hito crucial en la evolución del planeta hacia el soporte de formas de vida complejas.

Revelando la Complejidad del Gran Evento de Oxidación (GOE)

Conocido como el Gran Evento de Oxidación (GOE), este proceso fue mucho más complejo de lo que se pensaba anteriormente, según ha revelado una investigación reciente liderada por un geoquímico de la Universidad de Utah.

Según Chadlin Ostrander, profesor asistente en el Departamento de Geología y Geofísica y autor principal del estudio publicado en Nature el 12 de junio, el GOE se extendió por al menos 200 millones de años. Comprender la acumulación de oxígeno en los océanos de la Tierra ha planteado desafíos significativos hasta ahora.

“Los datos emergentes indican que el aumento inicial de oxígeno en la atmósfera de la Tierra fue dinámico y ocurrió de manera intermitente hasta aproximadamente hace 2.2 mil millones de años,” explicó Ostrander. “Nuestros hallazgos apoyan esta hipótesis y extienden aún más estas dinámicas para incluir el entorno oceánico.”

Su equipo de investigación internacional, respaldado por el programa de Exobiología de la NASA, se centró en los esquistos marinos encontrados dentro del Supergrupo Transvaal en Sudáfrica. Su estudio proporcionó información sobre la dinámica de la oxigenación oceánica durante una era crucial en la historia de la Tierra.

A través del análisis de las proporciones de isótopos estables de talio (Tl) y elementos sensibles a las condiciones redox, identificaron fluctuaciones en los niveles de oxígeno marino que coincidían con cambios en el oxígeno atmosférico.

Estos descubrimientos contribuyen significativamente a nuestra comprensión de los procesos intrincados que influyeron en los niveles de oxígeno de la Tierra durante un período crítico, preparando el escenario para la evolución de la vida tal como la reconocemos hoy.

“Aún carecemos de una comprensión clara de las condiciones oceánicas, que probablemente nutrieron las primeras formas de vida en la Tierra y su evolución,” dijo Ostrander, quien recientemente se unió a la Universidad de Utah desde la Institución Oceanográfica de Woods Hole en Massachusetts. “Conocer los niveles de oxígeno en los océanos y cómo cambiaron con el tiempo es probablemente más crítico para la vida temprana que comprender la atmósfera.”

Construyendo sobre los conocimientos de investigaciones previas sobre la oxigenación de la Tierra

Esta investigación se basa en trabajos anteriores de los colegas de Ostrander, Simon Poulton de la Universidad de Leeds en el Reino Unido, y Andrey Bekker de la Universidad de California, Riverside. Su estudio de 2021 reveló que el oxígeno no se acumuló permanentemente en la atmósfera hasta unos 200 millones de años después de que comenzara el proceso de oxigenación global, un cronograma mucho más tardío de lo que se pensaba anteriormente.

La presencia de raras firmas isotópicas de azufre independientes de la masa en registros sedimentarios antes del GOE sirve como evidencia convincente de una atmósfera anóxica. Estos patrones isotópicos de azufre son difíciles de generar mediante procesos naturales en la Tierra, y su persistencia en el registro de rocas implica fuertemente una falta de O2 atmosférico.

Durante la primera mitad de la historia de la Tierra, tanto su atmósfera como sus océanos carecían en gran medida de O2. Las cianobacterias en los océanos comenzaron a producir este gas antes del GOE, pero el O2 temprano fue consumido rápidamente en reacciones con minerales expuestos y gases volcánicos.

Poulton, Bekker y sus colegas observaron que estas raras firmas isotópicas de azufre desaparecen y reaparecen, indicando múltiples fluctuaciones en los niveles de O2 atmosférico durante el GOE. Esta era estuvo marcada por sucesivos aumentos y disminuciones en los niveles de oxígeno, en lugar de un evento singular e aislado.

Desafíos en la oxigenación de la Tierra

Según Ostrander, la Tierra experimentó una evolución biológica, geológica y química significativa antes de ser adecuada para la oxigenación. Él compara este proceso con un sube y baja, donde la producción y destrucción de oxígeno estaban en equilibrio, impidiendo un cambio atmosférico significativo. Los investigadores aún están investigando cuándo la Tierra alcanzó un punto de oxigenación irreversible, alejándose de las condiciones anóxicas.

A pesar de que el oxígeno ahora constituye el 21% de la atmósfera terrestre por peso, solo superado por el nitrógeno, siguió siendo un componente menor durante cientos de millones de años después del GOE.

Técnicas avanzadas de análisis isotópico

Para estudiar la oxigenación oceánica durante el GOE, el equipo de Ostrander empleó isótopos estables de talio, beneficiándose de los avances recientes en espectrometría de masas. Los isótopos, variantes del mismo elemento con diferentes cantidades de neutrones, juegan un papel crucial en campos como la arqueología y la geoquímica.

Isótopos de talio e indicadores de oxígeno

Las proporciones de isótopos de talio reflejan el enterramiento de óxidos de manganeso en el fondo del océano, un proceso que requiere O2 en el agua de mar. El análisis de isótopos de talio en esquistos marinos, que también rastrearon las raras fluctuaciones isotópicas de azufre en el O2 atmosférico durante el GOE, reveló enriquecimientos en el isótopo de talio de masa más ligera (203Tl).

Estos enriquecimientos coinciden con períodos en los que la atmósfera estaba oxigenada, como lo indica la ausencia de firmas isotópicas raras de azufre. Por el contrario, los enriquecimientos desaparecen cuando la atmósfera vuelve a condiciones anóxicas, alineándose con los hallazgos de elementos sensibles a las condiciones redox, otra herramienta utilizada para estudiar las variaciones antiguas de O2.

Ostrander concluye, “Cuando los isótopos de azufre señalan la oxigenación atmosférica, los isótopos de talio indican la oxigenación oceánica. La oxigenación y desoxigenación sincronizadas de la atmósfera y el océano proporcionan nuevas ideas sobre la antigua Tierra, revelando dinámicas desconocidas previamente.”

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