Durante décadas, una firma química de 2 mil millones de años ha permanecido como una de las marcas más claras de un importante punto de inflexión en la historia de la Tierra. Alrededor de 2.5 a 2 mil millones de años atrás, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera por primera vez, y con él llegó un vasto cambio en el ciclo de carbono del planeta. Los científicos han leído durante mucho tiempo esa señal como prueba de un cambio repentino y global, pero un nuevo estudio del Instituto de Tecnología de California (Caltech) sugiere que la historia puede ser mucho más pequeña en escala —y mucho más extraña.
La señal en cuestión proviene de núcleos de perforación extraídos de antiguos sedimentos marinos en Karelia, Rusia, y la Cuenca de Franceville en Gabón. Es conocida como el evento Shunga-Francevillian, un patrón inusual de isótopos de carbono que ha sido interpretado como evidencia de una importante alteración del ciclo de carbono de la Tierra hace unos 2 mil millones de años. Ahora, un equipo liderado por la investigadora del Caltech Nivedita Thiagarajan (PhD ’12) ha descubierto que la señal puede no tener nada que ver con una catástrofe global. En cambio, puede provenir de un pequeño parche de magma, petróleo enterrado y microbios que comen metano.
Thiagarajan, que trabaja bajo la dirección de John Eiler, el Profesor Robert P. Sharp de Geología y Geoquímica y Silla de Liderazgo Ted y Ginger Jenkins de la División de Ciencias Geológicas y Planetarias, dice que la señal ahora puede ser explicada por fenómenos locales confinados a unos pocos cientos de kilómetros cuadrados de cuenca sedimentaria. El descubrimiento no invalida la idea de que la Tierra estaba experimentando una transformación profunda en ese momento, pero elimina la escala global de la antigua interpretación. Un único punto caliente puede haber hecho el trabajo en lugar de que todo el planeta se volviera loco a escala mundial.
La Señal Que Lo Cambió Todo
Los científicos leen la señal de isótopos de carbono comparando las cantidades de formas pesadas y ligeras de carbono almacenadas dentro de las rocas. Los núcleos de perforación sirven como su registro, que estudian de manera similar a los anillos de crecimiento de un árbol. Esta firma ha aparecido tanto en la Formación Zaonega en Karelia como en las rocas de Gabón, lo que sugiere una única ocurrencia mundial. Muchos investigadores la citan como prueba de que la Tierra experimentó una importante alteración de su ciclo de carbono hace aproximadamente 2 mil millones de años.
Pero el significado de la señal siempre ha descansado sobre un conjunto de suposiciones. Una de ellas es que la señal refleja un proceso consistente que opera en todo el planeta. Otra es que la fuente de la señal fue biológica — que registra el entierro de enormes cantidades de material microbiano debajo del lecho marino. El nuevo estudio desafía ambas ideas.
Rocas atrapadas durante 2 mil millones de años
El equipo examinó núcleos de perforación guardados en el Servicio Geológico de Noruega (NGU) en Trondheim para verificar la señal. Su atención se centró en gases atrapados dentro de diminutas bolsas de fluidos dentro de muestras de la Formación Zaonega, una formación abundante en pirobitumen. El pirobitumen se forma cuando el petróleo crudo o el querógeno —una sustancia que puede dar lugar a gas natural— enterrado se expone a calor extremo en las profundidades subterráneas.
Aivo Lepland, un investigador del NGU, vino al Caltech para una licencia sabática y trajo consigo un conjunto de mediciones de isótopos sin interpretar de gases encerrados dentro de rocas Zaonega. Alrededor de la misma época, Thiagarajan y Eiler habían finalizado el trabajo sobre gases naturales, midiendo sus razones de isótopos, lo que les dio un marco más amplio sobre cómo se forman tales gases.
La fusión de ambos conjuntos de conocimientos y datos trajo consigo un resultado distinto. En lugar de ser causada por una ocurrencia generalizada, la señal demostró ser capaz de ser explicada por condiciones específicas de su propia ubicación.
Magma, metano y microbios
Los investigadores sugieren que una capa de magma se abrió paso a través de capas de sedimentos marinos ubicados debajo de un océano prehistórico en la Formación Zaonega. A medida que el magma se abría paso a través de esas capas, calentaba los sedimentos que lo rodeaban, que estaban llenos de material orgánico. Ese calor produjo hidrocarburos como metano y propano, que luego viajaron hacia arriba a través del sedimento.
Microbios que habitaban cerca del lecho marino finalmente tomaron los gases. Los utilizaron con el metano para crear biomasa marcada por una firma de isótopos de carbono ligeros. Los investigadores creen que esa firma podría coincidir con la que se conserva en las rocas.
Este escenario está respaldado por datos de temperatura. Se encontró una diferencia de calor pronunciada, con lecturas cerca de la intrusión de magma superando los 350 grados Celsius y descendiendo a aproximadamente 72 grados Celsius en un derrame de asfalto de un antiguo lecho marino ubicado a unos 300 metros de distancia.
«Esta cadena de procesos geológicos y biológicos puede explicar la inusual señal de isótopos de carbono registrada en la Formación Zaonega», dice Thiagarajan. «Fue interesante ver que algunas de las mismas firmas que observamos en los modernos yacimientos de petróleo y gas también están allí y preservadas en muestras de 2 mil millones de años de antigüedad».
Una Historia Local, No Global
Si la señal está limitada a una sola ubicación en lugar de extenderse por todo el planeta, el argumento sobre un cambio importante en el ciclo global de carbono pierde parte de su fuerza. La materia microbiana quedó enterrada debajo del lecho marino, tal como se esperaba, pero la firma química vinculada a ese proceso podría no indicar una alteración general del presupuesto mundial de carbono después de todo. Podría simplemente marcar un lugar específico donde el magma, el petróleo y los microbios se unieron para crear un resultado inusual.
Los investigadores mismos admiten que no pueden descartar por completo la explicación inicial. Esta precaución es importante. El progreso científico proviene de poner las ideas a prueba, y el nuevo estudio precisamente eso hace: presenta una descripción alternativa del evento global. Su validez dependerá de investigaciones adicionales.
La investigación demuestra que la importancia de la señal no está grabada en piedra. Lo que una vez pareció ser evidencia de una transformación planetaria masiva podría ahora interpretarse como un registro de una ocurrencia más limitada y particular. Esta es una idea familiar en geología: el pasado con frecuencia sale a la luz en fragmentos, y cada fragmento lleva su propia cuenta.
La Búsqueda Continúa
La llegada de Lepland al Caltech para su excedencia académica reunió dos líneas de investigación que antes no se habían cruzado. El trabajo de Thiagarajan sobre gases naturales proporcionó el fundamento técnico, mientras que la colección de mediciones de isótopos de Lepland de rocas de Zaonega suministró la materia prima. La colaboración funcionó porque ambos lados hablaban el mismo idioma: el idioma de los gases atrapados y sus firmas.
El proyecto ilustra cómo el progreso científico a menudo surge de la colaboración entre disciplinas. Un investigador aporta un conjunto de datos, mientras que otro proporciona un método, y su esfuerzo conjunto produce resultados que ninguno podría lograr de forma independiente. Este principio sigue siendo relevante a medida que los investigadores continúan estudiando la historia antigua de la Tierra.
Datos Clave
- El evento Shunga-Francevillian abarca rocas de la Formación Zaonega en Karelia, Rusia, y la Cuenca Francevillian en Gabón.
- La señal ha sido interpretada como evidencia de una importante alteración global del ciclo del carbono hace aproximadamente 2 mil millones de años.
- El nuevo estudio encuentra que la señal puede ser explicada por fenómenos locales: una intrusión de magma, petróleo enterrado y microbios consumidores de metano.
- Las temperaturas alcanzaron aproximadamente 350 grados Celsius junto a la intrusión de magma y descendieron a unos 72 grados Celsius en un derrame de asfalto en el lecho marino a unos 300 metros de altura.
La señal persiste dentro de las piedras, y su presencia no puede ser negada. La lectura de ella puede haber cambiado, pero la señal en sí perdura sin cambios. Espera a que otro investigador llegue y formule la misma pregunta: ¿qué significa realmente esto?
En este momento, la respuesta es que podría referirse a algo totalmente diferente a cualquier cosa que nadie anticipara. Hace un cierre apropiado para una historia sobre una señal que ha desconcertado a los investigadores durante muchos años. La señal permanece presente; simplemente ha sido explicada de una manera nueva.
Material fuente: ““Los científicos podrían haber malinterpretado una pista de 2 mil millones de años sobre la Tierra””, ScienceDaily.
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