jueves, 25 de diciembre de 2014

El Arcaico

El Arcaico



El Eón Arcaico se encuentra enmarcado justo a la mitad de dos grandes eventos. Inicia a la mitad de la Etapa de Bombardeo Tardío (Gomes, Levison, Tsiganis, & Morbidelli, 2005), cuando el manto y la corteza terrestre estaban finalizando su formación hace unos 4 mil millones de años y finaliza justo a la mitad del gran evento de oxigenación o Gran crisis de Oxígeno hace unos 2.5 mil millones de años.

El Eón Arcaico presenta algunos de los eventos más importantes en la historia del planeta Tierra: (1) la formación de los océanos; (2) la formación de los continentes; (3) la formación de la atmósfera; y (4) la aparición de la vida sobre el planeta Tierra (Benn, Mareschal, & Condie, 2006; Schopf, Kudryavtsev, Czaja, & Tripathi, 2007).

La formación de los Océanos

Existen varias hipótesis para la retención de agua en el planeta, la primera de ellas es la liberación de oxígeno de la corteza terrestre durante el Eón Hadéico lo cual llevó a un primer evento de oxidación de la corteza, en este sentido si había hidrógeno libre en la atmósfera de la Tierra solo bastaría una chispa para generar “explosiones atmosféricas” y una lluvia de agua recién creada. 


Sin embargo algunos autores opinan que el agua formada por la oxidación del hidrógeno remanente en la atmósfera no es lo suficientemente alta como para inundar los océanos de la joven Tierra.
Otros autores proponen que el agua de la Tierra proviene del periodo de Bombardeo Fuerte ya que el hielo es uno de los materiales más comunes de los que están compuestos los cometas –que prácticamente son  témpanos de hielo en el espacio – y parte de los meteoritos.

Aproximadamente para la mitad del periodo de Bombardeo Fuerte, hace unos 4 mil millones de cerca del 90% del volumen actual  del agua oceánica estaba contenida en las cuencas oceánicas (Tarbuck, Lutgents, & Tasa, 2014).

En un planeta sin vida las condiciones atmosféricas y oceánicas debían ser radicalmente diferentes, uno de los primeros en proponer esta idea fue  John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964). Algunos de los modelos más representativos para la atmosfera de la Tierra, plantean que esta era débilmente reductora, compuesta principalmente de dióxido de carbono, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno y sulfuro de claro está y mucho nitrógeno por lo que las lluvias serían fuertemente ácidas.
La acidez de la lluvia seria lo bastante fuerte como para diluir muchos minerales de la recientemente formada corteza, y sus componentes químicos liberados a las aguas oceánicas o a los lagos ácidos permitiendo procesos químicos que aún no han sido entendidos de forma clara.  Aunque procesos simples como la formación de sales binarias y ternarias, cristalizaciones y sedimentaciones debieron llevarse  a cabo. Dada la ausencia de seres vivos, las síntesis de sustancias de interés biológico fue un proceso inevitable, esto es porque los seres vivos devoran materiales orgánicos con rapidez.
El Océano previno que la Tierra se calentara en exceso, cuando el dióxido de carbono reacciona con el agua, este produce ácido carbónico que ingresa rápidamente en un equilibrio triple con los iones carbonato y bicarbonato. Adicionalmente los iones carbonato y bicarbonato pueden reaccionar con iones disolutos como el calcio II,  formando minerales del lecho oceánico típicos como el carbonato de calcio y el bicarbonato de calcio, consumiendo más dióxido de carbono de la atmósfera. Básicamente el océano atrapa el dióxido de carbono, disminuyendo el efecto de invernadero. Venus por el contrario no tuvo océanos y su dióxido de carbono lo condenó a un efecto de invernadero galopante que lo tiene hoy con temperaturas de 475°C.

La formación de los continentes

La formación de los continentes se concibe como una progresión del proceso de formación del planeta ya los efectos de la gravedad y la densidad. Cuando los materiales del planeta se unieron, aquellos más pesados como el níquel y el hierro junto con los metales radioactivos se fueron al núcleo al ser más densos, mientras que los materiales menos densos fueron a la superficie. Con el tiempo estos materiales menos densos se enfriaron formando la corteza, y las placas tectónicas, las cuales flotan como la nata de la leche en un océano incandescente de hierro y níquel fundido.
El núcleo arde debido a los procesos de fisión nuclear de los elementos más densos en el núcleo del planeta como el uranio, este calor es emitido a las capas de hierro y níquel manteniéndolas líquidas, y sumado a la rotación del planeta se genera un flujo de metales que crea un campo magnético dinámico. Los continentes al estar depositados en un fluido se mueven, lo cual es la base de la teoría de la deriva continental, la cual puede ser fácilmente corroborada con GPS satelital.
Debido a la extensión de la historia del planeta, los continentes se han unido y separado varias veces, a este fenómeno se lo denomina el Ciclo Súper Continental, los nombres propuestos para cada uno de los Supercontinentes es: Vaalbará (Primer supercontinente) 3.8-3.6 mil millones de años; Kenorlandia 3.1 mil millones de años; Rodinia 1.1 mil millones de años; y Pangea 0.3 mil millones de años.
El movimiento continental afecta el patrón climático del planeta, y ha influido fuertemente en la Historia Evolutiva de la vida, sin la deriva continental algunos fenómenos evolutivos no tendrían sentido alguno en el registro fósil, y jamás se hubieran presentado en primer lugar.

La formación de la atmósfera

La atmósfera de la Tierra debe haber pasado al menos por tres etapas grandes, la primera en la cual debía estar formada por gases altísimamente reductores como el hidrógeno y el metano a parte de otros como el helio, el amoníaco, el dióxido de carbono y el vapor de agua. Esta atmósfera altamente reductora no debe haber durado mucho, ya que la corteza terrestre liberó cantidades notables de oxígeno que oxidaron al hidrógeno gaseoso y al metano, generando más dióxido de carbono y más vapor de agua.
Lo anterior ha sido establecido por estudios posteriores al célebre experimento de Urey-Miller realizado en 1953 (Miller, 1953) ya que ellos proponían que la atmósfera del planeta había sido altamente reductora de forma constante. Posteriormente, los océanos rebajaron el dióxido de carbono mediante el mecanismo mencionado en la formación de los océanos. Esta atmósfera levemente reductora es la que con mayor probabilidad estuvo presente durante los procesos de Origen de la Vida.

La última gran etapa de la formación de la atmósfera depende de la vida misma. Cuando el oxígeno oxida crea óxidos, ya sea minerales terrestres o como el óxido del hidrógeno “agua”. Actualmente el oxígeno se encuentra alrededor del 21% gracias a que la vida literalmente lo arrebata del agua gracias al proceso de la fotosíntesis.
El punto es que en la Tierra primitiva, el hidrógeno quedaba almacenado en la biomasa creciente, por lo que el oxígeno liberado debería oxidar otras sustancias, en este caso el mineral de hierro ferroso presente en los océanos creando las Formaciones de Bandas de Hierro, tal evento marca el inicio de la Gran Crisis de Oxígeno y el fin de Eón Arcaico.

La aparición de la vida

El Arcaico también es el Eón donde la vida aparece sobre el planeta, algunos de los microfósiles más antiguos de estromatolitos fotosintéticos NO productores de oxígeno data de hace unos 3.8 mil millones de años, junto al finalizar el ultimo evento de bombardeo fuerte, por lo que algunos autores proponen que los meteoritos tuvieron una influencia importante en la aparición de la vida.

Más allá de las múltiples hipótesis planteadas en la actualidad, lo que se debe enfatizar es la extrema antigüedad de la vida procariota, ya que esta aparece en la Tierra tan pronto esta se hace habitable. Adicionalmente también se presenta el impacto de la bioquímica, los procariotas fotosintéticos productores de oxígeno que evolucionaron probablemente hace unos 3.5 mil millones de años saturaron la atmósfera con oxígeno al final del arcaico desencadenando una de las primeras extinciones en  masa, denominada la Gran Crisis del Oxígeno.


La Gran Crisis del Oxígeno permitió el desarrollo evolutivo de procesos bioquímicos importantes como la respiración aeróbica y la aparición de los primeros eucariotas.

Referencias bibliográficas: (Tarbuck et al., 2014).

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