Desde su formación hace unos 4.500 millones de años, la rotación de la Tierra se ha ralentizado gradualmente y, como resultado, sus días se han alargado progresivamente.
Si bien la desaceleración de la Tierra no se nota en escalas de tiempo humanas, es suficiente para producir cambios significativos a lo largo de eones. Uno de esos cambios, sugiere una nueva investigación, es quizás el más significativo de todos, al menos para nosotros: el alargamiento de los días ahora se ha relacionado con la oxigenación de la atmósfera terrestre.
Específicamente, las algas verdiazules (o cianobacterias) que emergieron y proliferaron hace unos 2.400 millones de años habrían podido producir más oxígeno como subproducto metabólico porque los días de la Tierra se alargaron.
“Una pregunta constante en las ciencias de la Tierra ha sido cómo la atmósfera de la Tierra obtuvo su oxígeno y qué factores controlaron cuándo tuvo lugar esta oxigenación”. dijo el microbiólogo Gregory Dick de la Universidad de Michigan.
“Nuestra investigación sugiere que la velocidad a la que gira la Tierra, en otras palabras, la duración del día, puede haber tenido un efecto importante en el patrón y el momento de la oxigenación de la Tierra”.
Hay dos componentes principales de esta historia que, a primera vista, no parecen tener mucho que ver entre sí. La primera es que el giro de la Tierra se está desacelerando.
La razón por la que el giro de la Tierra se está desacelerando es porque la luna ejerce una atracción gravitacional sobre el planeta, lo que provoca una desaceleración rotacional desde la luna se está alejando gradualmente.
Sabemos, según el registro fósil, que los días tenían solo 18 horas de duración hace 1.400 millones de años, y media hora más cortos de lo que son hoy hace 70 millones de años. La evidencia sugiere que estamos ganando 1.8 milisegundos por siglo.
El segundo componente es algo conocido como Gran evento de oxidación
Todavía hay mucho que no sabemos sobre este evento, incluidas preguntas candentes como por qué sucedió cuando sucedió y no en algún momento anterior en la historia de la Tierra.
Fueron necesarios científicos que trabajaban con microbios cianobacterianos para conectar los puntos. En el sumidero de Middle Island en el lago Huron, se pueden encontrar esteras microbianas que se cree que son un análogo de las cianobacterias responsables del Gran Evento de Oxidación.
Las cianobacterias púrpuras que producen oxígeno a través de la fotosíntesis y los microbios blancos que metabolizan el azufre compiten en una estera microbiana en el lecho del lago. Por la noche, los microbios blancos se elevan a la parte superior de la alfombra microbiana y comen azufre. Cuando amanece y el Sol se eleva lo suficientemente alto en el cielo, los microbios blancos se retiran y las cianobacterias púrpuras se elevan a la cima.
“Ahora pueden comenzar a realizar la fotosíntesis y producir oxígeno”, dijo la geomicrobióloga Judith Klatt del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Alemania.
“Sin embargo, se necesitan algunas horas antes de que realmente se pongan en marcha, hay un largo retraso en la mañana. Parece que las cianobacterias son más madrugadoras que madrugadoras”.
Esto significa que la ventana del día en la que las cianobacterias pueden bombear oxígeno es muy limitada, y fue este hecho lo que llamó la atención del oceanógrafo Brian Arbic de la Universidad de Michigan. Se preguntó si el cambio de la duración del día a lo largo de la historia de la Tierra había tenido un impacto en la fotosíntesis.
“Es posible que un tipo similar de competencia entre microbios contribuyó al retraso en la producción de oxígeno en la Tierra primitiva”, agregó. Klatt explicó.
Para demostrar esta hipótesis, el equipo realizó experimentos y mediciones en los microbios, tanto en su entorno natural como en un laboratorio. También realizaron estudios de modelado detallados basados en sus resultados para vincular la luz solar con la producción de oxígeno microbiano y la producción de oxígeno microbiano con la historia de la Tierra.
“La intuición sugiere que dos días de 12 horas deberían ser similares a uno de 24 horas. La luz del sol sube y baja dos veces más rápido, y la producción de oxígeno sigue al mismo ritmo”. explicó el científico marino Arjun Chennu del Centro Leibniz de Investigaciones Marinas Tropicales en Alemania.
“Pero la liberación de oxígeno de las esteras bacterianas no lo hace, porque está limitada por la velocidad de difusión molecular. Este desacoplamiento sutil de la liberación de oxígeno de la luz solar está en el corazón del mecanismo”.
Estos resultados se incorporaron a modelos globales de niveles de oxígeno, y el equipo descubrió que el alargamiento de los días estaba relacionado con el aumento del oxígeno de la Tierra, no solo el Gran Evento de Oxidación, sino otra segunda oxigenación atmosférica llamada Evento de oxigenación neoproterozoica hace alrededor de 550 a 800 millones de años.
“Unimos las leyes de la física que operan a escalas muy diferentes, desde la difusión molecular hasta la mecánica planetaria. Demostramos que existe un vínculo fundamental entre la duración del día y la cantidad de oxígeno que pueden liberar los microbios terrestres”. Chennu dijo.
“Es bastante emocionante. De esta manera vinculamos la danza de las moléculas en la estera microbiana con la danza de nuestro planeta y su Luna”.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza Geociencia.
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