17 de septiembre de 2016

Polvo Cósmico en la Tierra Revela las Claves de la Antigua Atmósfera




El polvo espacial más antiguo encontrado hasta el momento en la Tierra sugiere que la antigua atmósfera de la Tierra tuvo significativamente más oxígeno de lo que se pensaba, según un estudio.

Aunque el gas de oxígeno  actualmente representa alrededor de una quinta parte del aire de la Tierra, había por lo menos 100.000 veces menos oxígeno en la atmósfera primordial o antigua, según los investigadores. El oxígeno reacciona fácilmente con otras moléculas, lo que significa que se une rápidamente a otros elementos y es extraído de la atmósfera.

Investigaciones anteriores sugieren que los niveles significativos de gas oxígeno comenzaron a construirse de forma permanente en la atmósfera con el Gran Evento de Oxidación, que tuvo lugar hace unos 2,4 millones de años. Este evento fue probablemente causado por las cianobacterias - microbios que, como las plantas y la fotosíntesis, liberan oxígeno.

La mayor evidencia con respecto a la cantidad de oxígeno que había en el aire de la Tierra en el pasado se refería a la atmósfera inferior. Hasta ahora, los científicos no tenían ninguna manera de probar los niveles de oxígeno en la atmósfera superior de la Tierra antigua.

En este estudio, los científicos que analizan pequeños meteoritos encontraron que las partes altas de la atmósfera de la Tierra primitiva pudieron no haber sido pobres en oxígeno como se pensaba. En cambio, la atmósfera superior de la antigua Tierra puede haber poseído casi la misma cantidad de oxígeno que hoy, según los investigadores.

"Con este proyecto se ha abierto una nueva forma de investigar la antigua atmósfera de la Tierra", dijo el autor principal, Andrew Tomkins, geocientífico de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia.

EL POLVO ESPACIAL

Los investigadores analizaron 60 muestras de meteoritos microscópicos de piedra caliza antigua recogidos en la región de Pilbara, en Australia Occidental. Estas partículas de polvo cósmico tienen 2,7 mil millones de años de edad, el más antiguo encontrado hasta el momento.

"No estábamos seguros de que el proyecto iba a funcionar", dice Tomkins. "El proyecto comenzó como un proyecto de investigación estudiantil, y tomó un poco de riesgo tratar de encontrar micrometeoritos cuando pocas personas lo habían intentado antes. Yo tenía algunos planes de copia de seguridad, pero toda la tensión se convirtió en una gran cantidad de emoción cuando encontramos nuestros primeros micrometeoritos ".

Los micrometeoritos eran  de entre 2 a 12 veces más delgados que la anchura de un cabello humano promedio. Son esférulas cósmicas - restos de meteoritos del tamaño de granos de arena que se desintegraron durante la reentrada atmosférica. La investigación anterior sugiere que este tipo de partículas se funden a una altura de alrededor de 75 a 90 kilómetros.

Los científicos analizaron los micrometeoritos utilizando microscopios de electrones y rayos X de alta energía desde el Sincrotrón de Australia. Ellos encontraron que una porción significativa del hierro en estos meteoritos había reaccionado con el oxígeno para formar minerales de óxido de hierro, lo que sugiere que la atmósfera superior delgada en la que se fundieron era más rica en oxígeno de lo que se pensaba.

Uno de los 60 micrometeoritos de 2.7 mil millones de años de edad, hallados en Pilbara, region del oeste de Australia. Estos micrometeoritos están compuestos por minerales de óxido de hierro que se forman cuando las partículas de polvo de metal de hierro meteorítico se oxidan al entrar en la atmósfera de la Tierra, lo que indica que la atmósfera superior antigua era sorprendentemente rica en oxígeno. Imagen de Andrew Tomkins. 
 


"Una vez que recuperamos los primeros micrometeoritos, me di cuenta de que los minerales dentro de ellos nos decían que habían sido oxidados en la atmósfera superior," dijo Tomkins. "Estas eran esencialmente las primeras muestras de la atmósfera superior de la Tierra antigua."

Este hallazgo fue inesperado " ya que se ha establecido firmemente que la atmósfera inferior de la Tierra era muy pobre en oxígeno hace 2.7 mil millones de años", afirma el coautor del estudio Mateo Genge, profesor en el Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería del Imperial College de Londres. "Cómo la atmósfera superior podría contener tanto oxígeno antes de la aparición de organismos fotosintéticos fue un verdadero rompecabezas."


¿QUÉ PUDO HABER OCURRIDO?

Imagen de la atmósfera terrestre.

Un posible origen de este oxígeno es que la luz solar rompió el vapor de agua en la atmósfera baja en hidrógeno y oxígeno - el oxígeno podría haber subido a la atmósfera superior, mientras que el hidrógeno más ligero habría escapado de la atmósfera de la Tierra hacia el espacio exterior. Otra posibilidad es que la luz solar desintegró el gas de dióxido de azufre emitido por los volcanes en azufre y oxígeno - el azufre podría haberse condensado para formar partículas que cayeron a la Tierra, dejando tras de sí el oxígeno, según los investigadores.

"Una precaución - es importante entender que la densidad de la atmósfera en las grandes alturas muestreadas por micrometeoritos es extremadamente delgada", dijo Tomkins. "No estamos hablando de la generación de grandes cantidades de oxígeno aquí, sino de proporciones elevadas de oxígeno en relación con los otros gases."

Sigue siendo incierto cómo la atmósfera superior antigua podría haber sido tan rica en oxígeno, mientras que la antigua atmósfera inferior permaneció pobre en oxígeno. Los investigadores sugieren que una capa de neblina de metano pudo haber existido entre la atmósfera superior e inferior, reduciendo la mezcla entre ellos.

"Se piensa que el metano fue producido por los primeros organismos unicelulares conocidos como metanógenos. Estos existen hoy también", dijo Tomkins. "Ha habido mucho debate en cuanto a la cantidad de metano que podría haber existido, y cuando podría haber surgido por primera vez. La idea general es que el metano, combinado con dióxido de carbono, pudo haber creado una niebla orgánica si las condiciones eran adecuadas".

El siguiente paso "es tratar de extraer micrometeoritos a partir de rocas de un rango de edades, para examinar cómo la química de la atmósfera superior de la Tierra podría haber cambiado durante períodos muy largos de tiempo geológico", dijo Tomkins. "Debe ser posible utilizar micrometeoritos para investigar los cambios en la composición atmosférica a través de muy amplios períodos de tiempo."

"También debe ser posible encontrar micrometeoritos en Marte", agregó Tomkins. "Si los robots pueden encontrarlos, y de alguna manera determinar su edad de entrada en la atmósfera, podrían utilizarse para investigar los cambios en la atmósfera de Marte."

Los detalles de esta investigación fueron publicados en la edición del 12 de mayo de este año en la revista Nature.


Artículo extraído de www.space.com
Para ver el artículo original, clic aquí.

No hay comentarios:

Publicar un comentario