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http://www.astroseti.org/vernew.php?codigo=1418“Tierra Bola de Nieve”: la evolución fue la culpable
Más de una vez nuestro mundo estuvo casi totalmente cubierto de hielo. No sabemos exactamente qué pasó, pero ahora tenemos una explicación para la primera y más grande de estas súper-glaciaciones.
Durante varios años los geólogos han estado recogiendo evidencia que indica que la Tierra ha pasado por períodos de congelamiento profundo en varias ocasiones en los que el hielo cubrió incluso el ecuador, con consecuencias potencialmente devastadoras para la vida.
Esta ilustración muestra la progresión de una capa de hielo global en lo que se conoce como un escenario “Tierra Bola de Nieve”. Los científicos especulan que un evento como éste pudo haber sido provocado por varias causas, entre ellas cuando el sistema solar pasó a través de una nube densa de material interestelar, o un acontecimiento como el presentado en este artículo.
Crédito: NSERC
La teoría, conocida como “Tierra Bola de Nieve”, ha carecido de una buena explicación acerca de lo que pudo haber disparado estas glaciaciones globales.
Ahora, el grupo de investigación del Instituto de Tecnología de California (Caltech) que propuso originalmente la teoría “Tierra Bola de Nieve” ha propuesto como principal culpable para el primero y más severo de estos episodios puede haber sido una humilde bacteria que, al liberar oxígeno, destruyó un gas clave en el mantenimiento del calor del planeta.
En el número actual de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), el estudiante graduado de Caltech Robert Kopp y su profesor supervisor, Joe Kirschvink, junto con el alumno Isaac Hilburn (ahora un estudiante graduado del Instituto de Tecnología de Massachusetts) y el estudiante graduado Cody Nash, sostienen que las cianobacterias (o algas verde-azules) desarrollaron de pronto la habilidad de descomponer el agua y liberar oxígeno hace unos 2 300 millones de años. El oxígeno destruyó el gas de invernadero llamado metano que por entonces abundaba en la atmósfera, desbalanceando completamente el clima global.
Aunque el joven Sol era únicamente un 85% tan luminoso como ahora, las temperaturas promedio eran comparables a las actuales. Muchos investigadores creen que este estado de cosas se debía a la abundancia del metano (conocido comercialmente como gas natural). De la misma forma en que sucede en los alrededores de las cocinas, el metano y el oxígeno de la atmósfera forman una combinación inestable; en la naturaleza reaccionan en unos pocos años para producir bióxido de carbono y agua. Aunque el bióxido de carbono es también un gas de invernadero, el metano es docenas de veces más eficiente.
El problema comenzó cuando las cianobacterias evolucionaron para convertirse en los primeros organismos capaces de utilizar el agua en la fotosíntesis, liberando oxígeno hacia el medioambiente como un producto de desecho.
Las bacterias más primitivas dependían del hierro soluble o de sulfatos para utilizar en la fotosíntesis; el cambio hacia el agua les permitió crecer casi en todas partes que tuvieran luz y nutrientes. Muchos expertos piensan que esto sucedió muy temprano en la historia de la Tierra, hace entre 3 800 y 2 700 millones de años, en cuyo caso algún proceso debió impedir que las cianobacterias destruyeran el metano de invernadero durante un período de cientos de millones de años.
Varios tipos de cianobacterias.
Sin embargos, los investigadores de Caltech no encuentran ninguna evidencia firme en las rocas que muestre que este cambio hacia el uso de agua en la fotosíntesis haya ocurrido antes de hace unos 2 300 millones de años, que es cuando se disparó el evento “Tierra Bola de Nieve” del Paleo-proterozoico.
Para que las cianobacterias pudieran generar la rápida aparición de una Tierra Bola de Nieve, debieron tener un amplio suministro de nutrientes clave como el fósforo y el hierro. La disponibilidad de nutrientes es la razón por la cual ocurren los florecimientos cianobacteriales en regiones que tienen una gran multiplicación agrícola.
Afortunadamente para las bacterias, la Tierra de hace 2 300 millones de años ya había entrado en un período moderadamente frío, reflejado en las rocas formadas glacialmente en Canadá. Las mediciones de la magnetización de estas rocas canadienses, que el grupo de Caltech publicó antes en este mismo año, indican que los glaciares que las formaron deben haber estado en latitudes medias, tal como los glaciares de la última edad de hielo.
La acción de los glaciares, moliendo el material continental en polvo y trasladándolo hacia los océanos, debió haber hecho que los océanos fueran ricos en nutrientes. Una vez que las cianobacterias desarrollaron esta nueva capacidad de liberar oxígeno, pudieron hacerse un festín en esta cornucopia, convirtiendo una glaciación ordinaria en una global.
“Su mayor capacidad de expansión debe haber permitido que las cianobacterias se convirtieran rápidamente en la forma de vida dominante sobre la Tierra y que comenzaran a liberar enormes cantidades de oxígeno”, dice Kopp.
Éso resultó ser muy malo para el clima porque el oxígeno desestabilizó el metano de invernadero. El modelo de Kopp y Kirschvink muestra que el metano puede haber sido destruido en un período tan breve como de 100 000 años, pero casi seguramente fue eliminado en un período de varios millones de años a partir del momento en que las cianobacterias se convirtieron en un organismo generador de oxígeno. Sin el metano de invernadero, las temperaturas globales se hundieron hasta los -50ºC.
El planeta entró en un período glacial tan frío que aún los océanos ecuatoriales se cubrieron con una capa de hielo de más de un kilómetro de espesor. Murió la mayor parte de los organismos vivientes, y los que sobrevivieron, ya fuera bajo tierra o junto a las fuentes y conductos hidrotermales, se vieron probablemente forzados a una mera subsistencia. Si éso fue así, destacan los autores, entonces un accidente evolutivo disparó el peor desastre climático del mundo.
Sin embargo, al evolucionar para enfrentarse con la nueva presencia del oxígeno, muchos sobrevivientes obtuvieron la habilidad de respirarlo. Este proceso metabólico fue capaz de liberar mucha energía y finalmente permitió la evolución de todas las formas más altas de vida.
Kirschvink y su laboratorio ya habían mostrado un mecanismo por el cual la Tierra pudo haber salido de su período su Tierra Bola de Nieve. Después de unas decenas de millones de años, el bióxido de carbono se habría acumulado hasta el punto de que tuvo lugar otro evento de invernadero. De hecho, probablemente la temperatura global saltó hasta los +50ºC, y los conductos del mar profundo que proporcionaban un refugio para los organismos vivientes también habían estado liberando en forma continua varios nutrientes y metales traza. De modo que la vida no solamente regresó después de que se hubieran descongelado las capas de hielo, sino que lo hizo en un despliegue magnífico.
“Estuvo muy cerca de ser una destrucción planetaria”, dice Kirschvink. “Si la Tierra hubiera estado un poco más lejos del Sol, la temperatura de los polos podría haber descendido lo suficiente como para congelar el bióxido de carbono, formando hielo seco y robándonos el escape invernadero de la situación de Tierra Bola de Nieve”.
Por supuesto, 2 300 millones de años es mucho tiempo. Pero el episodio apunta a una sombría realidad para la raza humana si las condiciones llegaran algún día a producir otra Tierra Bola de Nieve. Los que estamos vivos hoy nunca lo veremos, pero Kirschvink dice que podría ocurrir un evento Tierra Bola de Nieve aún peor, si las condiciones correctas se dieran nuevamente.
“Podríamos volver a una situación similar si hacemos suficientes boberías con el medioambiente”, dice. “No hemos tenido una Tierra Bola de Nieve durante los últimos 630 millones de años, y como el Sol actual es más cálido podría ser muy difícil que se dieran las mismas condiciones. Pero si alguna vez sucede, muy probablemente sería destruida toda la vida sobre la Tierra. Quizás únicamente podríamos escapar a través de un efecto invernadero disparado tal como le sucedió a Venus”.
Kirschvink es el Profesor Van Wingen de Geobiología en Caltech.
El artículo de PNAS está titulado "The Paleoproterozoic Snowball Earth: A Climate Disaster Triggered by the Evolution of Oxygenic Photosynthesis" (“La Tierra Bola de Nieve del Paleoproterozoico; un desastre climático disparado por la evolución de la fotosíntesis oxigénica”).
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