La actividad volcánica y los cambios en el manto de la Tierra fueron clave para el aumento del oxígeno atmosférico.

El oxígeno se acumuló por primera vez en la atmósfera de la Tierra hace unos 2.400 millones de años, durante el Gran Evento de Oxidación. Un enigma de larga data ha sido que las pistas geológicas sugieren que las primeras bacterias eran fotosintéticas y bombeaban oxígeno cientos de millones de años antes. ¿A dónde iba todo?
Algo estaba frenando el aumento de oxígeno. Una nueva interpretación de rocas de miles de millones de años encuentra que los gases volcánicos son los posibles culpables. El estudio dirigido por la Universidad de Washington fue publicado en junio en la revista de acceso abierto Nature Communications.
"Este estudio revive una hipótesis clásica para la evolución del oxígeno atmosférico", dijo el autor principal Shintaro Kadoya, investigador postdoctoral de la UW en ciencias de la Tierra y el espacio. "Los datos demuestran que una evolución del manto de la Tierra podría controlar una evolución de la atmósfera de la Tierra, y posiblemente una evolución de la vida".
La vida multicelular necesita un suministro concentrado de oxígeno, por lo que la acumulación de oxígeno es clave para la evolución de la vida que respira oxígeno en la Tierra.
"Si los cambios en el manto controlan el oxígeno atmosférico, como sugiere este estudio, el manto podría en última instancia establecer un ritmo de la evolución de la vida", dijo Kadoya.
El nuevo trabajo se basa en un documento de 2019 que descubrió que el manto de la Tierra primitiva estaba mucho menos oxidado o contenía más sustancias que pueden reaccionar con el oxígeno que el manto moderno. Ese estudio de rocas volcánicas antiguas, de hasta 3.550 millones de años, se recolectó de sitios que incluían Sudáfrica y Canadá.

Robert Nicklas, del Instituto de Oceanografía Scripps, Igor Puchtel, de la Universidad de Maryland, y Ariel Anbar, de la Universidad Estatal de Arizona, se encuentran entre los autores del estudio de 2019. También son coautores del nuevo artículo, observando cómo los cambios en el manto influyeron en los gases volcánicos que escaparon a la superficie.
El Eón Arqueano, cuando solo la vida microbiana estaba muy extendida en la Tierra, estaba más activo volcánicamente que hoy. Las erupciones volcánicas son alimentadas por magma, una mezcla de roca fundida y semi-fundida, así como gases que escapan incluso cuando el volcán no está en erupción.
Algunos de esos gases reaccionan con el oxígeno, u oxidan, para formar otros compuestos. Esto sucede porque el oxígeno tiende a tener hambre de electrones, por lo que cualquier átomo con uno o dos electrones sueltos reacciona con él. Por ejemplo, el hidrógeno liberado por un volcán se combina con cualquier oxígeno libre, eliminando ese oxígeno de la atmósfera.
La composición química del manto de la Tierra, o una capa más suave de roca debajo de la corteza terrestre, controla en última instancia los tipos de roca fundida y gases que provienen de los volcanes. Un manto temprano menos oxidado produciría más gases como el hidrógeno que se combinan con oxígeno libre. El artículo de 2019 muestra que el manto se oxidó gradualmente desde hace 3.500 millones de años hasta hoy.
El nuevo estudio combina esos datos con la evidencia de rocas sedimentarias antiguas para mostrar un punto de inflexión en algún momento después de hace 2.500 millones de años, cuando el oxígeno producido por los microbios superó su pérdida de gases volcánicos y comenzó a acumularse en la atmósfera.
"Básicamente, el suministro de gases volcánicos oxidables fue capaz de engullir oxígeno fotosintético durante cientos de millones de años después de la evolución de la fotosíntesis", dijo el coautor David Catling, profesor de ciencias de la Tierra y el espacio de la Universidad de Washington. "Pero a medida que el manto se oxidaba más, se liberaban menos gases volcánicos oxidables. Luego, el oxígeno inundó el aire cuando ya no había suficiente gas volcánico para limpiarlo".
Esto tiene implicaciones para comprender la aparición de vida compleja en la Tierra y la posibilidad de vida en otros planetas.
"El estudio indica que no podemos excluir el manto de un planeta cuando consideramos la evolución de la superficie y la vida del planeta", dijo Kadoya.
Esta investigación fue financiada por la National Science Foundation.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Universidad de Washington. Original escrito por Hannah Hickey. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.