Los investigadores descubrieron cuándo y dónde comienza a subir el oxígeno.
El oxígeno existe en la atmósfera terrestre y en los océanos en forma de moléculas de oxígeno (O2). El oxígeno lo producen las plantas y es muy importante para los animales. Sin embargo, los investigadores que estudian la historia del oxígeno en la Tierra saben que fue relativamente escaso durante los 4.600 millones de años de existencia del planeta. Entonces, ¿cuándo y dónde empezó a formarse oxígeno en la Tierra?
Al estudiar rocas antiguas, los investigadores han determinado que en algún momento hace entre 2.500 y 2.300 millones de años, la Tierra experimentó lo que los científicos llaman el "Gran Evento de Oxidación" o "GOE". Después de eso, el oxígeno se acumuló primero en la atmósfera terrestre, donde permanece. Sin embargo, a través de numerosos estudios en este campo de investigación, ya existe evidencia de que existían pequeñas cantidades de oxígeno en pequeñas áreas de los antiguos mares poco profundos de la Tierra antes del GOE. En un estudio reciente publicado en la revista Nature Geoscience, un equipo dirigido por científicos de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) proporciona evidencia convincente de que antes de que ocurran los GOE, los océanos están cambiando a un ritmo más rápido. Se produce una oxidación significativa en un amplio rango y a mayores profundidades. .
En este estudio, el equipo se centró en McRae Shale, un grupo de rocas sedimentarias marinas de Australia Occidental que data de hace 2.500 millones de años. "Estas rocas son perfectas para nuestro estudio porque estudios anteriores han demostrado que se depositan durante una fase de oxidación anormal que precede a un evento de oxidación. "El esquisto es una roca sedimentaria que se depositó en el fondo marino de océanos antiguos en algún momento del pasado. En algunos casos, estas lutitas contienen huellas químicas de los antiguos océanos en los que fueron depositadas.
En este estudio, Ostrander disolvió muestras de esquisto en un laboratorio limpio y aisló los elementos de interés, luego midió la composición isotópica en un espectrómetro de masas. Este proceso se logró con la ayuda de los coautores Sune Nielsen del Instituto Oceanográfico Woods Hole (Massachusetts); Jeremy Owens de la Universidad Estatal de Florida; Brian Kendall de la Universidad de Waterloo (Ontario, Canadá); la Facultad de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU; y Ariel Anbar de la Facultad de Ciencias Moleculares y de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU. La recopilación de datos llevó más de un año utilizando las instalaciones del Instituto Oceanográfico Woods Hole, la Universidad Estatal de Florida y la Universidad Estatal de Arizona.
Utilizando un espectrómetro de masas, el equipo midió la composición de isótopos de talio y molibdeno de McCree Shale. Esta es la primera vez que se miden dos sistemas de isótopos simultáneamente en el mismo conjunto de muestras de esquisto. Según la hipótesis, han surgido patrones isotópicos predecibles para el talio y el molibdeno, lo que sugiere que los minerales de óxido de manganeso estaban enterrados bajo el fondo marino en gran parte del océano antiguo. Para que se produjera este entierro, el oxígeno tendría que haber estado presente en el fondo del océano hace 2.500 millones de años.
Estos hallazgos mejoran la comprensión de los científicos sobre la historia de la oxigenación de los océanos de la Tierra. Antes del GOE, es posible que la acumulación de O2 no se hubiera restringido a una pequeña porción de la superficie del océano. Es más probable que la acumulación de oxígeno se extendiera por gran parte del océano y hasta sus profundidades. En algunas áreas, las acumulaciones de oxígeno parecen extenderse hasta el fondo del océano.
"Nuestros hallazgos nos obligan a repensar los niveles originales de oxígeno de la Tierra", dijo Ostrander. Mucha evidencia sugiere que el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera de la Tierra durante el ciclo de rotación de la Tierra hace unos 2.500 millones de años. Sin embargo, ahora está claro que la oxigenación original de la Tierra es una historia que tiene sus raíces en los océanos. Según nuestros datos, es posible que el oxígeno se haya acumulado a niveles bastante altos en los océanos de la Tierra antes de acumularse en la atmósfera. "Ahora que sabemos cuándo y dónde comienza a formarse O2, la siguiente pregunta es por qué", dijo Anbar, profesor y coautor de la ASU. "Creemos que las bacterias productoras de oxígeno colonizaron el océano mucho antes de que se formara oxígeno en la atmósfera.
¿Qué está causando este crecimiento? Este es nuestro siguiente paso.