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Explicado el misterio del oxígeno en la Tierra: la Luna propició días más largos y la eclosión de la vida

El paulatino aumento de luz solar que se produce cada día en la Tierra desde hace 4.500 millones de años por la influencia de la Luna, fue lo que permitió la eclosión de vida en el planeta después de la Gran Oxidación.

Desde hace unos 4.500 millones de años la rotación de la Tierra se ha ido ralentizando gradualmente porque la Luna ejerce una atracción gravitacional que se debilita a medida que se aleja de nuestro planeta.

Por los registros fósiles sabemos que los días terrestres llegaron a durar solo seis horas durante la infancia del planeta, que tenían solo 18 horas hace 1.400 millones de años y que hace 70 millones de años el día duraba 23,5 horas. Cada siglo, ganamos 1,8 milisegundos de luz solar.

Aunque esa desaceleración es imperceptible a escalas de tiempo humanas, no deja indiferente a la vida del planeta porque provoca cambios a lo largo de eones.

Una nueva investigación ha determinado ahora que ese imperceptible alargamiento de los días está relacionado con la oxigenación de la atmósfera terrestre y la subsiguiente eclosión de la vida.

El aumento de los niveles de oxígeno al principio de la historia de la Tierra allanó el camino para la espectacular diversidad de la vida animal en nuestro planeta.

Ese proceso de oxigenación se prolongó durante casi 2.000 millones de años, pero cómo se desarrolló nunca ha sido totalmente comprendido por la ciencia.

Más luz, más oxígeno

La nueva investigación sugiere que el aumento de la duración del día en la Tierra primitiva fue lo que aumentó la cantidad de oxígeno liberado por las cianobacterias fotosintéticas.

Se trataría, específicamente, de las algas verdiazules que emergieron y proliferaron hace unos 2.400 millones de años: habrían podido producir más oxígeno porque los días de la Tierra se alargaron.

A lo largo de la mayor parte de la historia de la Tierra, el oxígeno atmosférico escaseó durante mucho tiempo y se cree que aumentó en dos grandes momentos.

En primer lugar, durante la Gran Oxidación, que ocurrió hace unos 2.400 millones de años, debido a las primeras cianobacterias fotosintetizadoras. Casi 2 mil millones de años después, ocurrió una segunda oleada de oxígeno, conocida como Evento de Oxigenación Neoproterozoica.

En aquellos tiempos se produjo una eclosión tan grande de cianobacterias que provocó un aumento considerable de la cantidad de oxígeno disponible en la atmósfera con consecuencias catastróficas: una extinción masiva en la biodiversidad de la época porque para los microorganismos anaerobios dominantes entonces el oxígeno era tóxico.

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Nueva oportunidad para la vida

La otra cara de esta tragedia ecológica fue que proporcionó una nueva oportunidad para la diversificación geológica, porque aumentó el suministro de energía para los organismos vivos, produciendo un impacto ambiental global.

La nueva investigación, de la que son autores principales Judith Klatt, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina, y Arjun Chennu, del Centro Leibniz de Investigación Marina Tropical, considera que los cambios en la rotación de la Tierra propiciaron la eclosión de vida subsiguiente a la Gran Oxidación.

Su conclusión se inspiró en el estudio de las comunidades microbianas actuales que crecen en condiciones extremas en el fondo del lago Huron, el segundo en tamaño de los cinco conocidos como Grandes Lagos, que se halla en la zona central de Norteamérica, entre Estados Unidos y Canadá.

A unos 25 metros de profundidad, el agua en ese lago es rica en azufre y baja en oxígeno, y las bacterias de colores brillantes que prosperan allí se consideran buenos análogos de los organismos unicelulares que formaron colonias en forma de alfombra hace miles de millones de años, porque el ambiente extremo de su fondo se asemeja a las duras condiciones que prevalecían en los mares poco profundos de la Tierra primitiva.

Simulación reveladora

Los investigadores simularon la desaceleración gradual de la velocidad de rotación de la Tierra y demostraron que los días más largos habrían aumentado la cantidad de oxígeno liberado por las primeras esteras de cianobacterias de una manera que ayuda a explicar los dos grandes eventos de oxigenación del planeta.

Descubrieron que en el fondo de ese lago se produce una danza microbiana que se repite a diario: láminas transparentes de microbios púrpuras y blancos luchan por posicionarse a medida que avanza el día y las condiciones ambientales cambian lentamente.

Las bacterias blancas que comen azufre cubren físicamente a las cianobacterias púrpuras por la mañana y por la noche, bloqueando su acceso a la luz solar y evitando que realicen la fotosíntesis productora de oxígeno.

Pero cuando los niveles de luz solar aumentan a un umbral crítico, las bacterias oxidantes de azufre migran de regreso por debajo de las cianobacterias fotosintéticas, lo que les permite comenzar a producir oxígeno. Los investigadores consideran que algo similar ocurrió al principio de la historia de la Tierra.

El atardecer, clave

Aunque la migración vertical de bacterias oxidantes de azufre se ha observado con anterioridad, esta investigación, publicada en Nature Geoscience, es la primera en vincular estos movimientos microbianos y las tasas resultantes de producción de oxígeno, con el aumento de la duración del día a lo largo de la historia de la Tierra.

Una clave para comprender el vínculo propuesto entre el cambio de la duración del día y la oxigenación de la Tierra, es que los días más largos extienden el período de luz alta durante la tarde, lo que permite que las cianobacterias fotosintéticas produzcan más oxígeno, explican los investigadores en un comunicado.

Referencia

Possible link between Earth’s rotation rate and oxygenation. J. M. Klatt, et al. Nature Geoscience (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41561-021-00784-3

Foto superior: La Luna, tal como fue registrada el 21 de junio de 2016 por el comandante Jeff Williams de la NASA durante la Expedición 48 en la Estación Espacial Internacional. NASA.

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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