Una Tierra bajo el metano

Imagen: pxhere

Cerca de los 3.000 millones de años las simbiosis entre microorganismos seguían ensayando células más complejas mientras evolucionaban las cianobacterias. Estas, más otros organismos fotosintetizadores, fueron los culpables que los océanos fueran saturándose de oxígeno poco a poco. Pero aquella batalla se hallaba ante otros gases que predominaban todavía por encima de la corteza terrestre.

 

David Rabadà | Catalunya Vanguardista @DAVIDRABADA

El metano, muy abundante y estable, era producido por muchos microorganismos como las arqueas metanógenas. Mientras el dióxido de carbono continuaba siendo expelido en grandes cantidades por los volcanes. Ambos, metano y dióxido, casaban muy bien al compartir un tándem atmosférico muy fructífero.

Sus interacciones sintetizaban un gran número de hidrocarburos complejos mientras el metano restante aglutinaba ingentes cantidades de partículas en suspensión. Ello confería en nuestra atmósfera una generalizada y espesa niebla de metano como la que hoy podemos observar en la luna de Saturno, Titán. El color naranja debió predominar en aquellas épocas y no el cielo azul actual. Tanta bruma bruna debió reducir en gran manera la entrada de radiación solar. Algunos modelos atmosféricos proponen que el efecto invernadero del metano y el dióxido de carbono estabilizaban el efecto refrigerante de aquellas nieblas. Al oxígeno todavía no le había llegado su hegemonía.

Imagen de WikiImages en Pixabay

Cerca de los 2.800 millones de años la formación de corteza continental sufrió una aceleración. Este proceso culminó próximo a los 2.300 millones de años. De hecho el 80 por ciento de la litosfera continental actual se generó durante aquella etapa. El equipo del Instituto Tecnológico de California supone que grandes subducciones produjeron el ascenso de materiales menos densos desde el manto. Ello produjo grandes masas de rocas de tipo granito que se añadieron poco a poco a otras superficies de tierras emergidas.

Cerca de los 2.800 millones de años la formación de corteza continental sufrió una aceleración. Este proceso culminó próximo a los 2.300 millones de años

Así, y durante aquella etapa, también se produjo un máximo magnético inducido por el núcleo terrestre que culminó con la formación de grandes masas continentales. Por aquel entonces se supone que el núcleo comenzó a solidificarse transmitiendo gran parte de su calor al manto y este a su vez en la formación de materiales que ascendieron en forma de masas continentales. El hierro de los meteoritos primigenios fluyó hacia el núcleo propiciando la fusión y emanación de otros materiales hacia la corteza.

Oxígeno y nitrógeno atmosféricos también aumentaron la producción de nitratos como idóneos nutrientes para cianobacterias / Foto: Flickr – Autor: www.fotolog.com/proyectoagua/

Pero bajo los océanos ocurría otro proceso que gradualmente daría con una nueva Era. Los microorganismos anaeróbicos, que vivían en los fondos marinos en plena diversificación, devenían los principales captores de dióxido de carbono sintetizando hidrocarburos y liberando oxígeno. Hoy en día el 80 por ciento del oxígeno atmosférico procede de los océanos en donde la acción de estos microorganismos resulta primordial. Oxígeno y nitrógeno atmosféricos también aumentaron la producción de nitratos como idóneos nutrientes para cianobacterias y otros organismos que hacían la fotosíntesis.

Pero la futura acumulación de oxígeno en nuestra atmósfera fue muy lenta y gradual ya que esta molécula resultaba molesta para los anaeróbicos. De hecho les resultaba tóxica y mortal, aunque viendo que estos organismos sobrevivieron durante muchos millones de años, algo tuvo que captar el exceso de oxígeno submarino.

El hierro de las rocas exudadas por los volcanes, y bajo unos océanos tan ácidos, fue uno de estos elementos disueltos que fue reaccionando con el oxígeno orgánico

Seguramente diferentes cationes disueltos en los mares debieron producir óxidos e hidróxidos en los fondos marinos hasta que los mares, y más libres de ellos, permitieron que los océanos comenzaran a saturarse y exudar el oxígeno biológico en continua producción. El hierro de las rocas exudadas por los volcanes, y bajo unos océanos tan ácidos, fue uno de estos elementos disueltos que fue reaccionando con el oxígeno orgánico. Y la prueba la observamos en las grandes cantidades de depósitos férricos conocidos como las BIF (banded iron formations) que hoy configuran el 90 por ciento de las reservas de hierro del planeta. Estas son bandas alternas entre rojizas y claras en donde las carmesí corresponden a óxidos de hierro y las más claras a sílice. Se calcula que un metro de espesor de estas formaciones equivalía aproximadamente a unos 7.000 años de formación.

En Australia hay una serie de estratos con más de 1.500 metros, es decir con más de 10 millones de años. También cabe mencionar los de Egipto en Wadi Kareim más otros localizados en Estados Unidos, Canadá, Brasil y Ucrania.

Banded Iron Formations (BIF) Imagen: Flickr – Autor: James St. John

En cuanto a las BIF existen estudios publicados en el Science Advances de 2019 que nos dicen que las “bacterias” de un lago rico en hierro de la República Democrática del Congo podrían haber sido la clave para mantener el clima temperado primitivo de la Tierra. Estas saben formar hoy en día futuros yacimientos de hierro como las BIF del pasado. Estas bacterias ostentan rasgos, que en completa ausencia de oxígeno, logran convertir la energía solar en óxidos de hierro y biomasa celular. Todo ello provocando que otros microbios exuden metano, el potente gas invernadero que existió en el pasado.

Entre los 2.600 y los 1.900 nuestra atmósfera se iba tornando oxidativa muy gradualmente mientras nuestros mares iban perdiendo su acidez

En definitiva, que los antepasados de estas “bacterias” participaron en la formación de las BIF y en el exceso de metano de nuestra atmósfera primitiva. Así se depositaron muchos sedimentos costeros que se transformaron en pizarras ricas en materiales orgánicos causantes de tanto metano microbiano. Además este estudio en Science Advances de 2019 explica la paradoja de un sol joven y débil bajo océanos líquidos en la Tierra primitiva.

En aquella época, y a partir de la baja luminosidad del Sol, se estima que la temperatura terrestre debería haber mantenido un planeta totalmente congelado. En cambio una atmósfera rica en metano, vinculada a aquellos depósitos masivos de hierro, explicaría un mayor efecto invernadero y la proliferación de la vida en un medio menos gélido. Esto mismo fue propuesto por un científico de la Universidad de Michigan, James Walker, en 1987, sin ser casi escuchado. Los prejuicios, como vemos, han jalonado nuestra Evolución en la Tierra.

Cabe recordar que los orígenes de las BIF se dieron cerca de los 2.600 millones de años llegando hasta los 1.900

Volviendo a las BIF cabe recordar que sus orígenes se dieron cerca de los 2.600 millones de años llegando hasta los 1.900. Es decir entre los 2.600 y los 1.900 nuestra atmósfera se iba tornando oxidativa muy gradualmente mientras nuestros mares iban perdiendo su acidez. Probablemente cerca de los 2.600 millones de años los océanos ya estaban neutralizados al hallarse algunos carbonatos marinos. Hay que insistir que las calizas no logran formarse en medios ácidos.

Pero lo más complejo resultó establecer el límite entre la atmósfera reductora y su descendiente oxidativa. Aproximadamente hace unos 2.500 millones de años ésta ya era mínimamente oxidativa, aunque no como la actual. Esta frontera entre atmósferas resulta tema de duro debate entre muchos expertos bajo sus intereses y prejuicios, aunque la solución recae en ver la realidad, un proceso gradual de millones de años.

Los óxidos de azufre producidos por los volcanes fueron muy proclives a sintetizar con aquel oxígeno los sulfatos / Imagen: Pixnio

El límite entre una Tierra reductora y anaranjada hacia la actual oxidativa y de cielos azules se desdibuja entre un mandarina y un cian entre infinitos colores intermedios. Sólo cuando los océanos se vieron saturados de oxígeno, comenzó la emanación de éste hacia la atmósfera. Pero este elemento no lo tuvo nada fácil ya que fuera de los mares había otros captores. Al oxígeno le encanta combinarse con otros elementos siendo muy promiscuo entre muchos átomos. De hecho en la atmósfera de aquellos tiempos le esperaban muchos pretendientes que le estimaban como compañero antes de dejarlo libre. Los óxidos de azufre producidos por los volcanes fueron muy proclives a sintetizar con aquel oxígeno los sulfatos que ya hemos mencionado anteriormente.

Mientras todo aquello ocurría evolucionaban organismos mezclando sus genes, la fecundación sexual

Mientras todo aquello ocurría evolucionaban organismos mezclando sus genes, la fecundación sexual. Cerca de los 2.700 millones de años se estima que evolucionó la primera fecundación entre algunos protoctistas, los que poseían núcleo celular con cromosomas estructurados. La prueba se atribuye a los compuestos hallados en rocas al noroeste de Australia con tal edad (furanos). Ello acabaría propiciando una mayor variabilidad biológica, algo fundamental para los mecanismos evolutivos. A mayor diversidad, mayor probabilidad de evolución.

Hasta el momento los organismos se reproducían dando meros clones de sus genes, pero a partir del momento de la mezcla genética las ofertas de nuevos diseños para la selección natural, y otros mecanismos evolutivos, devinieron mucho mayores. En la variabilidad se halla el gusto, y en ello la evolución en la Tierra impulsó un gran hincapié en sus devenires. De todas formas estos datos hay que tomárselos con cautela ya que otros autores posponen tal evento a etapas posteriores.

La formación de calizas robó inmensas cantidades de dióxido de carbono a la Tierra y dejó gran protagonismo al oxígeno

Pero cerca de los 2.600 millones de años se estima que la acidez de los océanos devino más o menos neutra como la actual. Ello permitió la posibilidad de la precipitación de carbonatos que captarían gran cantidad del dióxido de carbono todavía presente en la atmósfera terrestre. De hecho, y hoy en día, las calizas contienen el 80 por ciento de todo el dióxido de carbono emanado por la Tierra. Y es más, los carbonatos vigentes cubren el 40 por ciento de toda la superficie terrestre. Es decir, la formación de calizas robó inmensas cantidades de dióxido de carbono a la Tierra y dejó gran protagonismo al oxígeno. Por aquel entonces se supone la formación de un gran continente que produjo grandes masas de sedimentos por erosión. Estos fueron areniscas y arcillas oxidadas que nos inducen a pensar en una atmósfera rica ya en oxígeno. Estábamos ante el preludio de una atmósfera respirable. A ello vamos en el próximo capítulo.

Este artículo es la continuación de una serie titulada “Evolución en la Tierra“, a cargo de nuestro colaborador científico, David Rabadà.

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