Una bruma en la joven Tierra proporcionó protección contra la radiación ultravioleta

Anillos de Saturno y TitánUn nuevo estudio demuestra que una gruesa bruma orgánica que envolvió la joven Tierra hace varios miles de millones de años pudo haber sido similar a la bruma que hoy cubre a Titán, la mayor luna de Saturno, y habría proporcionado protección a la vida primordial de los dañinos efectos de la radiación ultravioleta.

Científicos de la Universidad de Colorado en Boulder (CU-Boulder) creen que la bruma estaba principalmente compuesta de metano y nitrógeno, subproductos químicos creados por reacciones con la luz, dice el estudiante de doctorado de la CU-Boulder Eric Wolf, autor principal del estudio. No sólo la bruma habría hecho de escudo a la joven Tierra respecto a la luz ultravioleta, también habría permitido que se acumularan gases como el amoniaco, provocando un efecto invernadero y tal vez ayudando a evitar que todo el planeta se congelase.

Los investigadores determinaron que la bruma de aerosoles de hidrocarburos estaba hecha probablemente de esponjosas partículas microscópicas con una forma similar a las semillas de algodón que habrían bloqueado la luz UV pero permitido que la visible llegara a la superficie de la Tierra, dice Wolf.

Antes del nuevo estudio, la visión científica predominante era que la atmósfera de la Tierra hace unos 3000 millones de años estaba compuesta principalmente por gas nitrógeno con menores cantidades de dióxido de carbono, metano, hidrógeno y vapor de agua, dice Wolf. “Dado que los modelos climáticos muestran que la joven Tierra no pudo haber sido calentada sólo por el dióxido de carbono debido a sus bajos niveles, deben haber estado implicados otros gases invernadero. Pensamos que la explicación más lógica era el metano, el cual pudo haber sido bombeado a la atmósfera por la vida inicial que lo metabolizaba”.

Se publica un artículo sobre el tema por parte de Wolf y el Profesor de la CU-Boulder Brian Toon del Departamento de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas en el ejemplar del 4 de junio de la revista Science. El Programa de Atmósfera Planetaria de la NASA patrocinó el estudio.

La emisión del Sol durante el periodo Arqueano, hace unos 3800-2500 millones de años se cree que era entre un 20 y un 30 por ciento menor de la actual, dice Wolf. Pero trabajos anteriores realizados por otros científicos produjeron evidencias geológicas y biológicas que indican que las temperaturas superficiales de la Tierra eran tan cálidas o más que las actuales.

Como parte del estudio de la joven Tierra, Wolf y Toon usaron un modelo climático del Centro Nacional de Investigación Atmosférica e ideas de estudios de laboratorio de otro grupo de la CU liderado por la química y bioquímica, Profesora Margaret Tolbert, que ayuda a explicar la extraña bruma de Titán, la segunda luna en tamaño del Sistema Solar y la mayor luna de Saturno. Titan estuvo bajo un intenso estudio tras la llegada de la nave Cassini a Saturno en 2004, permitiendo a los científicos determinar que era la única luna del Sistema Solar con una atmósfera densa y líquido en su superficie.

Anteriores esfuerzos de modelado de la bruma en la joven Tierra por parte de otros científicos, habían asumido que las partículas de aerosol que componían la atmósfera eran esféricas, dice Wolf. Pero la forma esférica no tiene en cuenta adecuadamente las propiedades ópticas de la bruma que cubrió el planeta.

Las simulaciones de laboratorio ayudaron a los investigadores a concluir que la bruma de la Tierra probablemente estaba hecha de irregulares “cadenas” de partículas agregadas con tamaños geométricos mayores que la esfera, similares a la forma de los aerosoles que se cree que pueblan la gruesa atmósfera de Titán. Wolf dice que las partículas de aerosoles agregadas se cree que estaban fragmentadas en formas geométricas conocidas como fractales que pueden dividirse en partes.

Durante el periodo Arqueano no había capa de ozono en la atmósfera de la Tierra para proteger la vida del planeta, dice Wolf. “La bruma de metano que sugerimos que hacía de escudo ultravioleta en la joven Tierra  no sólo habría protegido la superficie terrestre, sino que habría protegido los gases atmosféricos por debajo de ella – incluyendo potentes gases invernadero como el amoniaco – que habrían desempeñado un papel significativo en mantener caliente la Tierra”.

Los investigadores de la CU-Boulder estimaron que se producían 100 millones de toneladas de bruma anualmente en la atmósfera de la joven Tierra durante el Arqueano. “Si este fue el caso, la atmósfera de la joven Tierra literalmente habría estado empapando a los océanos con material orgánico, proporcionando un maná celestial para que la vida inicial se sostuviera por sí misma”, dice Toon.

“El metano es clave para hacer que funcione este modelo climático, por lo que uno de nuestros objetivos es fijar dónde y cómo se originó”, dice Toon. Si los primeros organismos de la Tierra no producían metano, puede haber sido generado por la liberación de gases durante erupciones volcánicas antes o después de que surgiera la primera vida – una hipótesis que requerirá de un mayor estudio.

El estudio de la CU-Boulder probablemente reiniciará el interés en un controvertido experimento realizado por los científicos Stanley Miller y Harold Urey en la década de 1950, en el cual se combinaron metano, amoniaco, nitrógeno y agua en un tubo de ensayo. Depués de que Miller y Urey hicieran pasar una corriente eléctrica a través de la mezcla para simular los efectos de rayos o una potente radiación ultravioleta, los resultados fueron la creación de un pequeño grupo de aminoácidos – los bloques básicos de la vida.

Toon dice que la teoría de que la joven Tierra estuvo rodeada por una capa gaseosa que contenía metano y amoniaco, surgió por primera vez en la década de 1960 y fue descartada posteriormente por los científicos. En las décadas de 1970 y 1980 algunos científicos sugirieron que la atmósfera de la joven Tierra era similar a la de Marte y Venus, con grandes cantidades de dióxido de carbono, otra teoría que finalmente se dejó de lado. Dado que las atmósferas ricas en CO2 no producen fácilmente moléculas orgánicas, los científicos empezaron a mirar a las fumarolas volcánicas de las profundidades marinas y a los asteroides para explicar la vida en la joven Tierra.

Un artículo de 1997 del fallecido Carl Sagan de la Universidad de Cornell y Christopher Chyba, entonces en la Universidad de Arizona, propuso que un escudo de aerosol orgánicos en la atmósfera de la joven Tierra habría protegido al amoniaco bajo él, permitiendo que hubiese un calentamiento en la superficie de la Tierra. Pero los autores propusieron que las partículas de la bruma eran esféricas en lugar de irregulares agregados de partículas como sugieren Wolf y Toon, y no consideraron el metano como el director del sistema, finalmente acabando con dicho teoría.

“Aún tenemos que hacer mucha investigación para refinar nuestra visión de la joven Tierra”, dice Wolf. “Pero pensamos que este artículo resuelve un número de problemas asociados con la bruma que existía sobre la joven Tierra y que probablemente desarrolló un papel clave en el disparo o al menos el soporte de las primeras formas de vida del planeta”.

Desde el espacio, la joven Tierra probablemente tenía un aspecto muy similar al del actual Titán, dice Toon. “Habría estado rodeada por una bruma rojiza a través de la cual habría sido difícil ver, y el océano probablemente era de un color verdoso causado por el hierro disuelto en ellos. No era de ningún modo un planeta azul”.


Fecha Original: 3 de junio de 2010
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Comment (1)

  1. Una bruma en la joven Tierra proporcionó protección contra la radiación ultravioleta…

    Un nuevo estudio propone que la vida se desarrolló en una atmósfera rica en componentes como el metano que a parte de protegerla contra los ultravioletas, se podía depositar en los océanos generando un ambiente ideal para la vida….

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