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Los isótopos de cromo pueden seguir la pista a la aparición del oxígeno

Publicado online el 9 de septiembre de 2009 | Nature | doi: 10.1038/news.2009.901

Los isótopos de cromo pueden seguir la pista a la aparición del oxígeno

El ancestral inicio de este gas esencial fue seguido por una bajada en picado.
Naomi Lubick

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[¿Cuándo fluyó el oxígeno en la atmósfera terrestre? NASA]

¿Con qué rapidez se acumuló el oxígeno en la atmósfera primitiva de la Tierra? Un análisis de los isótopos de cromo atrapados en antiguos depósitos del océano ha proporcionado una inesperada visión en este misterio.

La historia geoquímica habitual es que las moléculas de oxígeno aparecieron en la atmósfera en dos momentos: en primer lugar alrededor de 2,45-2,2 millones de años, en lo que los geólogos llaman el Gran Evento de la Oxidación (GEO), seguido por otro fuerte aumento hace alrededor de 750 millones de años. Pero los detalles han sido difíciles de concretar. Los intentos de utilizar molibdeno, renio y otros isótopos metálicos para entender el primer aumento de oxígeno dieron una amplia serie de resultados acerca de cuándo comenzó la oxigenación, la rapidez con que avanzó y si fue continua. Eso dejó la aparición de oxígeno en el GEO como “una de las dos o tres grandes preguntas sobre la Tierra primitiva”, afirmó Tim Lyons, de la Universidad de California, Riverside.

El último hallazgo proviene del equipo liderado por Robert Frei, de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, quien tomó muestras de unas formaciones de hierro en bandas –una roca sedimentaria rica en hierro– que databan de la época comprendida entre los dos períodos principales de aumento de oxígeno. Demostraron que el oxígeno atravesó la superficie de las aguas oceánicas hace 2.8-2.6 millones de años, por lo menos 200 millones de años antes que las predicciones basadas en los análisis de otros isótopos metálicos.

Más sorprendente aún, también afirman que hace alrededor de 1,9 millones de años los niveles de oxígeno en realidad cayeron en picado casi hasta donde estaban antes del GEO, menos del 1% de los niveles actuales. Ésta es “la parte más interesante de la historia”, aseguró Don Canfield, de la Universidad del Sur de Dinamarca en Odense y parte del equipo de investigación que ha publicado sus conclusiones en la revista Nature1.

Materia pesada
El método del equipo se basa en cómo el cromo responde a los cambios en los niveles de oxígeno del aire. Sin mucho oxígeno en la atmósfera, el cromo queda encerrado en las rocas en una forma en la que cada átomo tiene tres electrones menos que el cromo metálico elemental: un estado de oxidación reducido o +3.

Pero a medida que aumentan los niveles de oxígeno, el manganeso metálico de esas mismas rocas se convierte en óxido de manganeso, que luego roba electrones al cromo atrapado. El resultado es una forma oxidada de cromo +6, que es mucho más probable que sea disuelta por el agua de lluvia y arrastrada al océano. Una vez allí, el cromo reacciona con metal de hierro y se incorpora a las formaciones de hierro en bandas en su forma +3.

“¿Hubo pulsos de la vida asociados con estos pulsos de oxígeno?”
Robert Frei
Universidad de Copenhague, Dinamarca

Fundamentalmente, los isótopos de cromo pesado, cromo-53, tienen más probabilidades de oxidarse y ser arrastrados al océano que cromo-52, más ligero. Esto significa que la medición de las cantidades relativas de isótopos de cromo pesado y ligero en las formaciones de hierro en bandas indica la cantidad de oxígeno que estaba en la atmósfera en el momento en que estaban encerradas en las rocas.

“La técnica es estupenda”, declaró Robert Hazen, del Laboratorio Geofísico del Instituto Carnegie para la Ciencia, en Washington DC, añadiendo que parece más sensible a los cambios de oxígeno que otros metales próximos. Pero añadió que los iones de cromo pueden reaccionar con algo más que óxido de manganeso y hierro, lo que puede hacer el panorama aún más complejo. “Lo que tenemos que entender mucho mejor es el proceso de meteorización de cromo”, afirmó Canfield.

Lyons, que no participó en la investigación, afirmó que está particularmente complacido de ver que este metal sigue funcionando mucho después del GEO, cuando las señales de otros isótopos metálicos se saturan por la creciente cantidad de oxígeno presente. Añadió que los niveles fluctuantes de oxígeno vacilante, en lugar de una simple tendencia al alza, tienen grandes implicaciones para el desarrollo de la vida en aquel momento.

 “¿Hubo pulsos de la vida asociados con estos pulsos de oxígeno?” se preguntó Frei, quien espera que los nuevos hallazgos fomenten el debate sobre si las formas de vida fueron fotosintetizadas mucho antes del GEO para crear “bocanadas” de oxígeno2,3. Si la vida primitiva fue responsable de proporcionar a la atmósfera de la Tierra su primera muestra de oxígeno es “un tema totalmente diferente que necesita ser investigado”, aseguró Frei. Por ahora, añadió, tanto el nuevo método de isótopos de cromo como los resultados del equipo deben ser confirmados por más rocas.

Referencias

1. Lyons, T. & Reinhard, C. Nature 461, 250-253 (2009).
2. Rasmussen, B. et al. Nature 455, 1101-1104 (2008).
3. Anbar, A. et al. Science 317, 1903-1906 (2007).


Vínculos externos

Robert Frei
Tim Lyons

 
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