Descubren que hace millones de años la atmósfera de la Tierra contenía casi el mismo oxígeno que hoy

Cada año, más de 3,000 toneladas de polvo espacial queda sin quemar en la atmósfera del planeta y cae a la superficie terrestre. Estos micrometeoritos son sólo de unos pocos micrones de diámetro, pero los científicos señalan que los químicos incrustados en las partículas fosilizadas de estos desechos extraterrestres sugieren que la atmósfera superior de la Tierra tiene hoy casi la misma cantidad de oxígeno que hace 2,7 millones de años.

“Hemos encontrado una forma de tomar muestras de una parte de la antigua Tierra que nunca antes habíamos podido investigar”, afirmó Andrew Tomkins, un geólogo en la Universidad Monash, de Melbourne. “Y podemos mostrar que la atmósfera superior hace 2,7 millones de años era rica en oxígeno comparada con la atmósfera inferior”.

El hallazgo, publicado el miércoles en Nature, es sorprendente debido a que otras líneas de evidencia han sugerido fuertemente que no había oxígeno en la atmósfera baja en ese momento.

“Es una verdad universalmente reconocida que la atmósfera de la Tierra antes de los 2,5 millones de años tenía poco o ningún oxígeno libre”, escribieron Kevin Zahnle, de NASA Ames Research Center y Roger Buick, del programa de astrobiología de la Universidad de Washington, en un análisis independiente del estudio.

Tomkins, quien dirigió la investigación, señaló que él y su equipo también se vieron sorprendidos por los hallazgos. “Los geólogos por lo general están familiarizados con la evidencia de que la atmósfera primitiva de la Tierra no contenía oxígeno”, aseguró. “Pero todas las observaciones previas se refieren a los niveles inferiores de la atmósfera. Nadie había hallado la forma de analizar la atmósfera superior anteriormente”.

Inicialmente, el grupo no buscó averiguar acerca de la atmósfera superior de la Tierra antigua. En su lugar, el plan era buscar los micrometeoritos más antiguos que se hubieran encontrado, y emplearlos para observar cuánto polvo espacial caía sobre el planeta hace miles de millones de años, en comparación con la actualidad. “Los científicos creen que el flujo era mucho más alto en la historia temprana de la Tierra, pero no tenían mucho para avanzar más que contar cráteres en la luna y otros planetas, y un poco de modelado matemático”, señaló Tomkins.

Pero una vez que el equipo se puso en marcha con los micrometeoritos incrustados en depósitos de rocas de 2,7 millones de años de antigüedad en Australia Occidental, la trayectoria de su investigación cambió de rumbo. “Cuando vimos que habían sido partículas metálicas que se habían oxidado durante la entrada a la atmósfera, comprendí que representaban una muestra de la atmósfera superior de nuestro planeta y reubicamos el proyecto sobre ese tema a partir de ese momento”, detalló Tomkins.

Los autores explican que mientras las partículas de polvo espacial, de movimiento rápido, se queman en la atmósfera de la Tierra y se convierten en estrellas fugaces, las que se mueven más lentamente a menudo no se evaporan. En cambio, las partículas de tamaño de arena que golpean la Tierra a una velocidad de 7 a 44 millas por segundo se calientan a la temperatura de fusión en la parte superior de la atmósfera del planeta, y luego se enfrían muy rápidamente, todo en cuestión de segundos.

Sin embargo, aún así pueden acumular oxígeno de la atmósfera superior durante su fase líquida porque las reacciones químicas son más rápidas a altas temperaturas. “Es por eso que son una muestra de un rango muy específico de altitud; dejan de estar oxidadas cuando se enfrían”, señaló Tomkins.

Mediante el uso de microscopios de última generación, el equipo examinó 11 de los 60 antiguos micrometeoritos que había descubierto y halló que la mayoría de ellos habían sido alguna vez partículas de hierro que se habían convertido en los minerales de hierro oxidados llamados magnetita y wustita.

Con el fin de que la reacción química ocurra, los modelos de computadora sugieren que debe haber casi tanto oxígeno en la atmósfera superior como lo hay ahora.

Los autores remarcan que sus resultados no cuestionan los hallazgos previos que señalan que la atmósfera inferior prácticamente no tenía oxígeno hace 2,7 mil millones de años, mucho antes de que las plantas comenzaran a bombearlo al aire. Esto sólo afecta a la composición química de la atmósfera superior, donde el oxígeno puede ser creado por fotólisis, cuando el dióxido de carbono se divide por la luz solar en monóxido de carbono y oxígeno.

“Resulta que los químicos de la atmósfera predijeron en realidad que ésta sería relativamente rica en oxígeno a gran altura”, afirmó Tomkins, y agregó que el próximo paso del grupo es recoger micrometeoritos a partir de una amplia gama de períodos geológicos para observar cómo la química de la atmósfera superior varió a lo largo de los miles de millones de años.

Hay mucho más que aprender de estos diminutos trozos de polvo espacial.

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