Agencias de NoticiasHace mucho tiempo, en el distante pasado de la Tierra, los océanos del planeta pudieron haber adquirido un color bastante inusual.
Cedric M. John: Casi tres cuartas partes de la Tierra están cubiertas por océanos, lo que hace que el planeta parezca un punto azul pálido desde el espacio. Sin embargo, investigadores japoneses han presentado argumentos convincentes de que los océanos de la Tierra alguna vez fueron verdes, en un estudio publicado en Nature.
La razón por la que los océanos de la Tierra pudieron haber tenido un aspecto diferente en el pasado antiguo se relaciona con su composición química y la evolución de la fotosíntesis. Como estudiante de geología, aprendí sobre la importancia de un tipo de depósito rocoso conocido como formación de hierro bandeado para el registro de la historia del planeta.
Las formaciones de hierro bandeado se depositaron en los eones Arcaico y Paleoproterozoico, hace aproximadamente entre 3.800 y 1.800 millones de años. En aquel entonces, la vida se limitaba a organismos unicelulares en los océanos. Los continentes eran un paisaje árido de rocas y sedimentos grises, marrones y negros.
La lluvia que caía sobre las rocas continentales disolvía el hierro, que luego era transportado a los océanos por los ríos. Otras fuentes de hierro eran los volcanes en el fondo oceánico. Este hierro adquirirá importancia más adelante.
El eón Arcaico fue una época en la que la atmósfera y el océano terrestres carecían de oxígeno gaseoso, pero también en la que evolucionaron los primeros organismos que generaron energía a partir de la luz solar. Estos organismos utilizaban la fotosíntesis anaeróbica, lo que significa que podían realizar la fotosíntesis en ausencia de oxígeno.
Esto desencadenó cambios importantes, ya que un subproducto de la fotosíntesis anaeróbica es el oxígeno gaseoso. El oxígeno gaseoso se une al hierro en el agua de mar. El oxígeno solo existía como gas en la atmósfera cuando el hierro del agua de mar ya no podía neutralizarlo.
Finalmente, la fotosíntesis temprana condujo al “gran evento de oxidación”, un importante punto de inflexión ecológico que posibilitó la vida compleja en la Tierra. Marcó la transición de una Tierra prácticamente libre de oxígeno a una con grandes cantidades de oxígeno en el océano y la atmósfera.
Las “bandas” de diferentes colores en las formaciones de hierro bandeado registran este cambio, con una alternancia entre depósitos de hierro depositados en ausencia de oxígeno y hierro oxidado de color rojo.
El caso de los océanos verdes
El caso del artículo reciente a favor de los océanos verdes en el eón Arcaico comienza con una observación: las aguas alrededor de la isla volcánica japonesa de Iwo Jima tienen un tono verdoso vinculado a una forma de hierro oxidado: Fe(III). Las algas verdeazuladas prosperan en las aguas verdes que rodean la isla.
A pesar de su nombre, las algas verdeazuladas son bacterias primitivas y no algas verdaderas. En el eón Arcaico, los ancestros de las algas verdeazuladas modernas evolucionaron junto con otras bacterias que utilizan hierro ferroso en lugar de agua como fuente de electrones para la fotosíntesis. Esto apunta a altos niveles de hierro en el océano.
Los organismos fotosintéticos utilizan pigmentos (principalmente clorofila) en sus células para transformar el CO₂ en azúcares utilizando la energía del sol. La clorofila les da a las plantas su color verde. Las algas verdeazuladas son peculiares porque contienen el pigmento común de la clorofila, pero también un segundo pigmento llamado Ficoeritrobilina (PEB).
En su artículo, los investigadores descubrieron que las algas verdeazuladas modernas modificadas genéticamente con PEB crecen mejor en aguas verdes. Si bien la clorofila es excelente para la fotosíntesis en los espectros de luz visibles para nosotros, la PEB parece ser superior en condiciones de luz verde.
Antes del auge de la fotosíntesis y el oxígeno, los océanos de la Tierra contenían hierro reducido disuelto (hierro depositado en ausencia de oxígeno). El oxígeno liberado por el auge de la fotosíntesis en el eón Arcaico condujo a la oxidación del hierro en el agua de mar. Las simulaciones por computadora del artículo también encontraron que el oxígeno liberado por la fotosíntesis temprana condujo a una concentración suficientemente alta de partículas de hierro oxidado como para teñir de verde el agua superficial.
Una vez que todo el hierro del océano se oxidó, el oxígeno libre (O₂) existió en los océanos y la atmósfera terrestres. Por lo tanto, una implicación importante del estudio es que los mundos de punto verde pálido vistos desde el espacio son buenos candidatos para albergar vida fotosintética temprana.
Los cambios en la química oceánica fueron graduales. El período Arcaico duró 1.500 millones de años. Esto representa más de la mitad de la historia de la Tierra. En comparación, la historia completa del surgimiento y la evolución de la vida compleja representa aproximadamente una octava parte de la historia de la Tierra.
Casi con certeza, el color de los océanos cambió gradualmente durante este período y potencialmente osciló. Esto podría explicar por qué las algas verdeazuladas desarrollaron ambas formas de pigmentos fotosintéticos. La clorofila es mejor para la luz blanca, que es el tipo de luz solar que tenemos hoy. Aprovechar la luz verde y blanca habría sido una ventaja evolutiva.
¿Podrían los océanos cambiar de color nuevamente?
La lección del reciente artículo japonés es que el color de nuestros océanos está vinculado a la química del agua y a la influencia de la vida. Podemos imaginar diferentes colores del océano sin recurrir demasiado a la ciencia ficción.
Los océanos púrpuras serían posibles en la Tierra si los niveles de azufre fueran altos. Esto podría estar relacionado con la intensa actividad volcánica y el bajo contenido de oxígeno en la atmósfera, lo que propiciaría el predominio de las bacterias púrpuras del azufre.
Los océanos rojos también son teóricamente posibles en climas tropicales intensos, cuando el hierro oxidado rojo se forma a partir de la descomposición de las rocas terrestres y es transportado a los océanos por ríos o vientos. O si un tipo de alga vinculada a las “mareas rojas” llegara a dominar la superficie de los océanos.
Estas algas rojas son comunes en zonas con una intensa concentración de fertilizantes como el nitrógeno. En los océanos modernos, esto suele ocurrir en las costas cercanas a las alcantarillas.
A medida que nuestro sol envejece, primero se vuelve más brillante, lo que provoca una mayor evaporación superficial y una intensa luz ultravioleta. Esto podría favorecer a las bacterias púrpuras del azufre que viven en aguas profundas sin oxígeno.
Esto dará lugar a tonos más púrpuras, marrones o verdes en zonas costeras o estratificadas, con un color azul menos intenso en el agua a medida que disminuye el fitoplancton. Con el tiempo, los océanos se evaporarán por completo a medida que el Sol se expande para abarcar la órbita terrestre.
A escalas de tiempo geológicas, nada es permanente y, por lo tanto, los cambios en el color de nuestros océanos son inevitables.
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