El análisis químico de ciertas rocas antiguas sedimentarias en diversas partes del mundo, realizado por un equipo de investigación internacional, dirigido por una investigadora del Centro de Investigaciones Petrográficas y Geoquímicas, ha permitido obtener los datos más antiguos que tenemos actualmente sobre la atmósfera terrestre.
Estos resultados revelan que hace más de 4.000 millones de años, la composición de la atmósfera terrestre era muy similar a la que existía mil millones de años después, cuando se desarrolló una biosfera microbiana en la superficie del planeta, siendo el origen de la diversidad de vida que conocemos hoy en día.
La importancia de la atmósfera en el desarrollo de la vida
Este hallazgo, publicado recientemente en la revista PNAS, podría proporcionar una comprensión más clara de los primeros procesos que llevaron a la aparición de la vida en la Tierra. Hasta hace poco, los científicos solo contaban con modelos informáticos muy limitados y diversificados sobre las primeras características de la atmósfera. Ahora, esta investigación ofrece datos clave que pueden ayudar a confirmar o refutar algunas de las teorías más aceptadas sobre el origen de la vida en nuestro planeta.
Estudio preliminar sobre la atmósfera primitiva
Este nuevo análisis se basa en un estudio previo realizado en 2008, que señalaba que las rocas en la costa de la bahía de Hudson, en el norte de Quebec, fueron depositadas en forma de sedimentos hace más de 4.300 millones de años, pocos cientos de millones de años después de la formación de la Tierra.
De hecho, los investigadores han descubierto que la atmósfera posiblemente no contaba con una cantidad significativa de oxígeno molecular (O2) durante ese periodo. El oxígeno libre solo empezó a acumularse miles de millones de años después, como resultado de la fotosíntesis oxigénica realizada por organismos como las cianobacterias, un evento conocido como la Gran Oxidación.
Durante todo este tiempo, la atmósfera estaba compuesta principalmente por hidrógeno (H2), metano (CH4), amoníaco (NH3) y vapor de agua (H2O), lo que determinaba las condiciones para las primeras formas de vida bacterianas y arqueanas en el planeta.
La paradoja del sol joven y débil
Uno de los problemas que los científicos han encontrado al estudiar este periodo es la conocida como paradoja del Sol joven y débil (también denominada Faint Young Sun Paradox en inglés). Según las estimaciones, hace 4.000 millones de años, el Sol era una estrella joven cuya luminosidad era aproximadamente un 30% menor que la actual. Este hecho debería haber causado que la Tierra se mantuviera en un estado completamente congelado, especialmente debido a la distancia del Sol y la falta de gases de efecto invernadero como los que conocemos hoy.
Sin embargo, se ha encontrado evidencia de que la corteza terrestre albergaba agua líquida, lo que sugiere que los gases de efecto invernadero que existían en ese momento, como el metano, jugaban un papel fundamental en mantener la Tierra lo suficientemente cálida para sostener los océanos. Esta es una pieza clave del rompecabezas que involucra no solo a la atmósfera terrestre, sino también a la habitabilidad planetaria.
El papel de los primeros microorganismos
La evolución de la vida en la atmósfera no habría sido posible sin la aparición de los primeros microorganismos. Estos organismos unicelulares, conocidos como cianobacterias o algas azul-verdosas, comenzaron a liberar oxígeno en la atmósfera a través del proceso de fotosíntesis oxigénica, hace unos 2.400 millones de años, lo que marcó el inicio de la llamada Gran Oxidación. Este oxígeno no solo transformó la atmósfera primitiva, sino que sentó las bases para el desarrollo de nuevas formas de vida, que pudieron aprovechar este gas para la respiración celular.
Las primeras formas de vida, compuestas por células procariotas, lograron adaptarse a las duras condiciones de la atmósfera primitiva y establecieron las bases para la evolución y diversificación de los seres vivos multicelulares que aparecerían cientos de millones de años más tarde.
Impacto de la gran oxidación
El evento de la Gran Oxidación no solo tuvo un impacto en los primeros organismos anaeróbicos, sino que también provocó una serie de glaciaciones, debido a la disminución de gases invernadero como el metano, que fue sustituido por el dióxido de carbono (CO2), menos efectivo para atrapar el calor.
Estas glaciaciones, como la glaciación huroniana, son algunos de los episodios más antiguos en la historia climática de la Tierra. Hubo un periodo en el cual la Tierra pudo haber sido completamente cubierta por hielo, lo que a veces se denomina el estado de Tierra bola de nieve. A pesar de estos eventos climáticos extremos, la vida logró prosperar, adaptarse, y continuar su evolución.
Hipótesis del origen de la vida
Al respecto del origen de la vida durante este periodo, existen diversas hipótesis. La más aceptada es la de la sopa primordial, propuesta por científicos como A. Oparin y J.B.S. Haldane, quienes sugirieron que los océanos primitivos contenían los compuestos químicos necesarios para formar las primeras moléculas orgánicas. Estas pudieron haber interaccionado en condiciones energéticas adecuadas, como tormentas eléctricas o fuentes hidrotermales, para formar los primeros aminoácidos, nucleótidos y otras moléculas esenciales para la vida.
Futuras líneas de investigación
Los estudios actuales sobre la atmósfera primitiva y su relación con el origen de la vida abren nuevas vías de investigación no solo sobre el pasado de nuestro propio planeta, sino también sobre la posibilidad de vida en otros mundos. Planetas como Marte y las lunas heladas de Saturno y Júpiter están en el punto de mira para comprender cómo podría desarrollarse la vida en condiciones atmosféricas extremas similar a las de la Tierra en sus primeros años.
A medida que los científicos estudian los antiguos microorganismos fósiles, como los estromatolitos, y analizan las atmósferas de exoplanetas, comprenderemos más sobre la capacidad de los organismos para transformar su entorno y las condiciones que permiten la habitabilidad de un planeta a largo plazo.
Este nuevo estudio sobre la atmósfera de hace 4.000 millones de años nos proporciona una ventana fascinante hacia una época crítica en la historia de la Tierra, que fue fundamental para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos.