Tendencias Científicas
Rocas de hace 2.700 millones de años, en Australia Occidental. Imagen: R. Buick. Fuente: UW.
La idea de que la Tierra joven tenía una atmósfera más densa resulta ser incorrecta. Una nueva investigación de la Universidad de Washington (Seattle, EE.UU.) ha utilizado burbujas atrapadas en rocas de 2.700 millones años de edad para mostrar que el aire de aquel tiempo ejercía como máximo la mitad de presión que la atmósfera actual.
Los resultados, publicados en la revista Nature Geoscience, revierten la idea comúnmente aceptada de que la joven Tierra tenía una atmósfera gruesa para compensar una luz solar más débil. El hallazgo también tiene implicaciones sobre los gases que había en ese ambiente, y sobre cómo funcionaban la biología y el clima en el planeta temprano.
"Durante mucho tiempo, la gente ha pensado que la presión atmosférica pudo haber sido más alta en aquel entonces, porque el Sol era más débil", dice el autor principal Sanjoy Som, que hizo el trabajo como parte de su doctorado en ciencias de la Tierra y el espacio. "Nuestro resultado es el contrario de lo que esperábamos."
La idea de utilizar burbujas atrapadas en lava enfriada como un "paleobarómetro" para determinar el peso del aire en la juventud de nuestro planeta se le ocurrió hace décadas al co-autor Roger Buick, profesor de de ciencias de la Tierra y el espacio. Otros habían utilizado la técnica para medir la elevación de lavas de unos pocos millones de años de edad. Para medir la presión de aire atrás en el tiempo, los investigadores necesitaban un sitio donde la lava antigua se hubiera formado sin duda ninguna a nivel del mar.
Su terreno de estudio, en Australia, fue descubierto por el co-autor Tim Blake, de la Universidad de Australia Occidental. Allí, el río Beasley ha expuesto lava basáltica de 2.700 millones de años. El flujo de lava más bajo tiene "dedos" de lava que se introducen en fragmentos vítreos, lo que demuestra que la lava fundida se sumergió en el agua de mar. El equipo perforó los flujos de lava suprayacentes para examinar el tamaño de las burbujas.
Una corriente de roca fundida que forma lava se enfría rápidamente desde la parte superior y desde la inferior, y las burbujas atrapadas en la parte inferior son más pequeñas que las de arriba. La diferencia de tamaño registra la presión atmosférica que sufría la lava mientras se enfriaba.
Resultados
Las medidas aproximadas realizadas sobre el terreno indicaron un ambiente sorprendentemente ligero. Exploraciones más rigurosas con rayos X de varios flujos de lava confirmaron el resultado: Las burbujas indican que la presión atmosférica en aquel momento era menos de la mitad de la actual.
La Tierra hace 2.700 millones de años acogía sólo microbios unicelulares, la luz del sol era aproximadamente una quinta parte más débil, y la atmósfera no contenía oxígeno. Pero este hallazgo apunta a condiciones aún más de otro mundo de lo que se pensaba. Un ambiente más ligero podría afectar a la fuerza del viento y otros patrones climáticos, e incluso alterar el punto de ebullición de los líquidos.
"Todavía estamos tratando de abordar la magnitud de esto", dice Buick en la información de la UW. "Nos va a tomar un tiempo digerir todas las posibles consecuencias."
Los resultados, publicados en la revista Nature Geoscience, revierten la idea comúnmente aceptada de que la joven Tierra tenía una atmósfera gruesa para compensar una luz solar más débil. El hallazgo también tiene implicaciones sobre los gases que había en ese ambiente, y sobre cómo funcionaban la biología y el clima en el planeta temprano.
"Durante mucho tiempo, la gente ha pensado que la presión atmosférica pudo haber sido más alta en aquel entonces, porque el Sol era más débil", dice el autor principal Sanjoy Som, que hizo el trabajo como parte de su doctorado en ciencias de la Tierra y el espacio. "Nuestro resultado es el contrario de lo que esperábamos."
La idea de utilizar burbujas atrapadas en lava enfriada como un "paleobarómetro" para determinar el peso del aire en la juventud de nuestro planeta se le ocurrió hace décadas al co-autor Roger Buick, profesor de de ciencias de la Tierra y el espacio. Otros habían utilizado la técnica para medir la elevación de lavas de unos pocos millones de años de edad. Para medir la presión de aire atrás en el tiempo, los investigadores necesitaban un sitio donde la lava antigua se hubiera formado sin duda ninguna a nivel del mar.
Su terreno de estudio, en Australia, fue descubierto por el co-autor Tim Blake, de la Universidad de Australia Occidental. Allí, el río Beasley ha expuesto lava basáltica de 2.700 millones de años. El flujo de lava más bajo tiene "dedos" de lava que se introducen en fragmentos vítreos, lo que demuestra que la lava fundida se sumergió en el agua de mar. El equipo perforó los flujos de lava suprayacentes para examinar el tamaño de las burbujas.
Una corriente de roca fundida que forma lava se enfría rápidamente desde la parte superior y desde la inferior, y las burbujas atrapadas en la parte inferior son más pequeñas que las de arriba. La diferencia de tamaño registra la presión atmosférica que sufría la lava mientras se enfriaba.
Resultados
Las medidas aproximadas realizadas sobre el terreno indicaron un ambiente sorprendentemente ligero. Exploraciones más rigurosas con rayos X de varios flujos de lava confirmaron el resultado: Las burbujas indican que la presión atmosférica en aquel momento era menos de la mitad de la actual.
La Tierra hace 2.700 millones de años acogía sólo microbios unicelulares, la luz del sol era aproximadamente una quinta parte más débil, y la atmósfera no contenía oxígeno. Pero este hallazgo apunta a condiciones aún más de otro mundo de lo que se pensaba. Un ambiente más ligero podría afectar a la fuerza del viento y otros patrones climáticos, e incluso alterar el punto de ebullición de los líquidos.
"Todavía estamos tratando de abordar la magnitud de esto", dice Buick en la información de la UW. "Nos va a tomar un tiempo digerir todas las posibles consecuencias."
Nitrógeno
Otras evidencias geológicas muestran claramente agua líquida en la Tierra de entonces, por lo que la atmósfera primitiva debió de haber contenido más gases de efecto invernadero que atraparan el calor, como el metano y el dióxido de carbono, y menos nitrógeno.
El nuevo estudio es un avance sobre el trabajo previo del equipo de la Universidad de Washington sobre las gotas de agua "fosilizadas", que fue el primero en poner en duda la idea de una atmósfera antigua más densa. El resultado refuerza también la constatación de 2015 de Buick de que los microbios estaban sacando nitrógeno de la atmósfera de la Tierra hace unos 3.000 millones de años.
"Los niveles de gas nitrógeno han variado a través de la historia de la Tierra, al menos en la historia temprana, de una manera que la gente ni siquiera se ha imaginado hasta ahora", dice el co-autor David Gatling. "La gente tendrá que reescribir los libros de texto."
Los investigadores buscarán ahora otras rocas adecuadas para confirmar los hallazgos y aprender cómo pudo variar la presión atmosférica a lo largo del tiempo.
Aunque las pistas sobre la Tierra primitiva son escasas, aún es más fácil estudiar que los planetas de fuera de nuestro sistema solar, así que esto ayudará a entender las posibles condiciones y la vida en otros planetas donde las atmósferas pueden ser delgadas y sin oxígeno, al igual que la de la Tierra primitiva .
Sanjoy Som es consejero delegado de Blue Marble Space, una organización no lucrativa que se centra en la investigación interdisciplinaria de la ciencia espacial, la concienciación internacional, la educación científica y la difusión pública. La investigación fue financiada por la NASA.
Otras evidencias geológicas muestran claramente agua líquida en la Tierra de entonces, por lo que la atmósfera primitiva debió de haber contenido más gases de efecto invernadero que atraparan el calor, como el metano y el dióxido de carbono, y menos nitrógeno.
El nuevo estudio es un avance sobre el trabajo previo del equipo de la Universidad de Washington sobre las gotas de agua "fosilizadas", que fue el primero en poner en duda la idea de una atmósfera antigua más densa. El resultado refuerza también la constatación de 2015 de Buick de que los microbios estaban sacando nitrógeno de la atmósfera de la Tierra hace unos 3.000 millones de años.
"Los niveles de gas nitrógeno han variado a través de la historia de la Tierra, al menos en la historia temprana, de una manera que la gente ni siquiera se ha imaginado hasta ahora", dice el co-autor David Gatling. "La gente tendrá que reescribir los libros de texto."
Los investigadores buscarán ahora otras rocas adecuadas para confirmar los hallazgos y aprender cómo pudo variar la presión atmosférica a lo largo del tiempo.
Aunque las pistas sobre la Tierra primitiva son escasas, aún es más fácil estudiar que los planetas de fuera de nuestro sistema solar, así que esto ayudará a entender las posibles condiciones y la vida en otros planetas donde las atmósferas pueden ser delgadas y sin oxígeno, al igual que la de la Tierra primitiva .
Sanjoy Som es consejero delegado de Blue Marble Space, una organización no lucrativa que se centra en la investigación interdisciplinaria de la ciencia espacial, la concienciación internacional, la educación científica y la difusión pública. La investigación fue financiada por la NASA.
Referencia bibliográfica:
Sanjoy M. Som, Roger Buick, James W. Hagadorn, Tim S. Blake, John M. Perreault, Jelte P. Harnmeijer & David C. Catling: Earth's air pressure 2.7 billion years ago constrained to less than half of modern levels. Nature Geoscience (2016). DOI:10.1038/ngeo2713.
Sanjoy M. Som, Roger Buick, James W. Hagadorn, Tim S. Blake, John M. Perreault, Jelte P. Harnmeijer & David C. Catling: Earth's air pressure 2.7 billion years ago constrained to less than half of modern levels. Nature Geoscience (2016). DOI:10.1038/ngeo2713.
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