Crédito de imagen: NASA
Mientras dos rovers recorren Marte en busca de signos de agua y los precursores de la vida, los geoquímicos han descubierto evidencia de que los antiguos océanos de la Tierra eran muy diferentes a los de hoy. La investigación, publicada en el número de esta semana de la revista Science, cita nuevos datos que muestran que los océanos que dan vida a la Tierra contenían menos oxígeno que el actual y podrían haber estado casi desprovistos de oxígeno durante mil millones de años más de lo que se pensaba anteriormente. Estos hallazgos pueden ayudar a explicar por qué la vida compleja apenas evolucionó durante miles de millones de años después de que surgió.
Los científicos, financiados por la National Science Foundation (NSF) y afiliados a la Universidad de Rochester, han sido pioneros en un nuevo método que revela cómo el oxígeno del océano podría haber cambiado a nivel mundial. La mayoría de los geólogos están de acuerdo en que prácticamente no hubo oxígeno disuelto en los océanos hasta hace aproximadamente 2 mil millones de años, y que fueron ricos en oxígeno durante la mayor parte de los últimos 500 millones de años. Pero siempre ha habido un misterio sobre el período intermedio.
Los geoquímicos desarrollaron formas de detectar signos de oxígeno antiguo en áreas particulares, pero no en los océanos de la Tierra en su conjunto. Sin embargo, el método del equipo puede extrapolarse para comprender la naturaleza de todos los océanos del mundo.
"Esta es la mejor evidencia directa de que los océanos globales tenían menos oxígeno durante ese tiempo", dice Gail Arnold, estudiante de doctorado en ciencias de la tierra y el medio ambiente en la Universidad de Rochester y autora principal del artículo de investigación.
Agrega Enriqueta Barrera, directora del programa en la división de ciencias de la tierra de NSF: "Este estudio se basa en un nuevo enfoque, la aplicación de isótopos de molibdeno, que permite a los científicos determinar las perturbaciones globales en los entornos oceánicos. Estos isótopos abren una nueva puerta para explorar las condiciones oceánicas anóxicas a veces a través del registro geológico ”.
Arnold examinó rocas del norte de Australia que estaban en el fondo del océano hace más de mil millones de años, utilizando el nuevo método que ella y sus coautores, Jane Barling y Ariel Anbar, habían desarrollado. Investigadores anteriores habían perforado varios metros en la roca y probado su composición química, confirmando que había mantenido información original sobre los océanos preservados de manera segura. Los miembros del equipo llevaron esas rocas a sus laboratorios donde utilizaron tecnología recientemente desarrollada, llamada Espectrómetro de masas de plasma de acoplamiento múltiple inductivo de colector múltiple, para examinar los isótopos de molibdeno dentro de las rocas.
El elemento molibdeno ingresa a los océanos a través de la escorrentía de los ríos, se disuelve en agua de mar y puede permanecer disuelto durante cientos de miles de años. Al permanecer en solución tanto tiempo, el molibdeno se mezcla bien en todos los océanos, lo que lo convierte en un excelente indicador global. Luego se extrae de los océanos en dos tipos de sedimentos en el fondo marino: los que se encuentran debajo de las aguas, ricos en oxígeno y los que tienen poco oxígeno.
Trabajando con el coautor Timothy Lyons de la Universidad de Missouri, el equipo de Rochester examinó muestras del fondo marino moderno, incluidas las ubicaciones raras que hoy son pobres en oxígeno. Aprendieron que el comportamiento químico de los isótopos de molibdeno en los sedimentos es diferente dependiendo de la cantidad de oxígeno en las aguas suprayacentes. Como resultado, la química de los isótopos de molibdeno en los océanos globales depende de la cantidad de agua de mar pobre en oxígeno. También descubrieron que el molibdeno en ciertos tipos de rocas registra esta información sobre los antiguos océanos. En comparación con las muestras modernas, las mediciones de la química del molibdeno en las rocas de Australia apuntan a los océanos con mucho menos oxígeno.
¿Cuánto menos oxígeno es la pregunta? Un mundo lleno de océanos anóxicos podría tener serias consecuencias para la evolución. Los eucariotas, el tipo de células que componen todos los organismos, excepto las bacterias, aparecen en el registro geológico desde hace 2.700 millones de años. Pero los eucariotas con muchas células, los antepasados de plantas y animales, no aparecieron hasta hace medio billón de años, cuando los océanos se volvieron ricos en oxígeno. Con el paleontólogo Andrew Knoll de la Universidad de Harvard, Anbar adelantó previamente la hipótesis de que un período prolongado de océanos anóxicos puede ser la clave de por qué los eucariotas más complejos apenas se ganaban la vida mientras sus primos bacterianos proliferaban. El estudio de Arnold es un paso importante para probar esta hipótesis.
"Es notable que sepamos muy poco sobre la historia de los océanos de nuestro propio planeta", dice Anbar. "Si había o no oxígeno en los océanos es una pregunta química directa que pensarías que sería fácil de responder. Muestra cuán difícil es obtener información del disco de rock y cuánto más nos queda para aprender sobre nuestros orígenes ”.
Descubrir cuánto menos oxígeno había en los océanos en el pasado antiguo es el siguiente paso. Los científicos planean continuar estudiando la química del molibdeno para responder a esa pregunta, con el apoyo continuo de NSF y NASA, las agencias que apoyaron el trabajo inicial. La información no solo arrojará luz sobre nuestra propia evolución, sino que puede ayudarnos a comprender las condiciones que debemos buscar a medida que buscamos vida más allá de la Tierra.
Fuente original: Comunicado de prensa de NSF
