Hace sesenta y seis millones de años, una roca espacial de 10 kilómetros de ancho cayó del cielo sobre lo que hoy es la Península de Yucatán en el Golfo de México. Cuando golpeó la Tierra, abrió un agujero del tamaño de Maryland en la corteza, provocando tormentas de fuego globales y matando alrededor del 75 por ciento de las especies. Para los dinosaurios que llevó a la extinción, el evento fue efectivamente el fin del mundo. Pero de las cenizas surgieron los supervivientes (nuestros ancestros mamíferos), iniciando una nueva y vibrante era en la historia de la Tierra. Hoy en día este impacto catastrófico se considera un acto cósmico de destrucción creativauno sin el cual los humanos no existiríamos.
Sin embargo, el infame impactador del evento no fue nada comparado con el asteroide que chocó contra la Tierra hace 3.260 millones de años, en medio de lo que los científicos llaman el eón Arcaico de los 4.500 millones de años de historia de nuestro planeta. La roca espacial Arcaica en ese impacto, denominada “S2”, era de 50 a 200 veces más grande, lo suficientemente grande como para lanzar al cielo al menos 10.000 kilómetros cúbicos de roca vaporizada que luego se recondensaba en gotas fundidas y llovió de regreso a la Tierra. Como era de esperar, esas circunstancias habrían sido “realmente desastrosas para los primeros años de vida”, dice Nadja Drabon, geóloga de la Universidad de Harvard. Pero su última investigación sugiere que, al igual que el más famoso impacto de una roca espacial que mató a los dinosaurios, esta colisión mucho mayor y más antigua también tuvo un lado positivo, dando un poderoso impulso a la biosfera primitiva de la Tierra.
“Lo que encontramos fue realmente sorprendente”, dice Drabon. Trabajando junto con varios colegas, su escrutinio de las capas de roca en Sudáfrica mostró que, además de generar volúmenes de roca vaporizada que quemaron el mundo, el impacto del S2 desencadenó tsunamis masivos y destruyó la capa superior del océano. Pero también bombeó fósforo y otros elementos bioesenciales a los mares privados de nutrientes del mundo, lo que provocó un florecimiento de vida.
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Y aunque el impacto del dinosaurio asesino dejó tras de sí una estela de devastación ecológica de varios millones de años, las nefastas consecuencias de esta colisión mucho mayor duraron demasiado poco para aparecer en los análisis químicos de las capas de roca, dice Drabon.
Las condiciones fueron terribles “durante un par de años, tal vez algunas décadas”, dice. “Pero entonces la vida se recuperaría muy rápidamente”. Su nuevo estudio, publicado hoy en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU.sugiere que los impactos gigantes tuvieron una influencia aún mayor en la biosfera primitiva de la Tierra de lo que se pensaba anteriormente, y que los habitantes arcaicos de nuestro planeta eran mucho más resistentes a este tipo de impactos de lo que lo sería la vida actual.
Una Tierra irreconocible
Si hubieras sobrevolado nuestro planeta justo antes del impacto del S2 hace más de tres mil millones de años, habría tenido un aspecto muy diferente al actual.
“La Tierra era en gran medida un mundo acuático”, con sólo unos pocos volcanes e islas más grandes que se elevaban sobre la superficie del océano, dice Andrew Knoll, geobiólogo de Harvard, que colaboró con Drabon en el nuevo estudio. Los océanos del mundo pueden haber contenido el doble de agua que en la actualidad porque el interior del planeta aún no se había enfriado lo suficiente como para absorber tanta humedad como ahora.
Sin grandes continentes que se erosionaran y enviaran minerales río abajo, el océano carecía de nutrientes críticos como fósforo, cobre, molibdeno y níquel. Tanto la atmósfera como el océano casi no contenían oxígeno libre, el elemento que ahora constituye más del 20 por ciento del aire de nuestro planeta y sustenta a sus animales, plantas y hongos. La Tierra probablemente albergaba sólo entre el 1 y el 2 por ciento de la cantidad de vida que alberga hoy en día, afirma Knoll, y toda en forma de microbios unicelulares.
Parte de ese escaso bioma estaba impulsado por una forma primitiva de fotosíntesis en la que los microbios utilizaban la luz solar para extraer electrones del hierro disuelto en el agua de mar, lo que les permitía convertir el dióxido de carbono en azúcares. Pero las capas superiores de los océanos, donde había luz disponible, contenían sólo trazas de hierro, lo que dificultaba incluso a estos resistentes bichos ganarse la vida a duras penas. Esos océanos eran “desiertos biológicos”, dice Drabon, razón por la cual los expertos han imaginado tan a menudo que la Tierra primitiva era un lugar tranquilo y aburrido.
Esférulas de una capa de impacto arcaica, con una moneda utilizada como escala. Formados a partir de escombros fundidos que cayeron de los impactos de asteroides, los gruesos lechos de estos pequeños orbes en rocas Arcaicas son evidencia directa de eventos de impacto catastróficos en la historia temprana de la Tierra.
Los descubrimientos geológicos cambiaron drásticamente esa visión a finales de los años 1980 y 1990. En los estratos arcaicos de Sudáfrica, por ejemplo, los geólogos Donald Lowe y Gary Byerly, ahora en la Universidad de Stanford y la Universidad Estatal de Luisiana, respectivamente, encontraron orbes minerales del tamaño de granos de arena agrupados en al menos ocho capas de roca. Estas pequeñas “esférulas” resultaron ser gotas solidificadas de roca fundida que cayeron después de una avalancha de impactos masivos. Los cráteres de esos impactos se habrían erosionado hace mucho tiempo, pero las gruesas capas de esférulas demostraron que, aun así, habían sucedido y así fue. con una frecuencia asombrosa. Basándose en sus estudios de las capas, Lowe y Byerly estimaron que hace entre 3.500 y 3.200 millones de años, un objeto más grande que el asesino de dinosaurios chocó contra la Tierra al menos una vez cada 15 millones de años, mucho más a menudo que hoy. Supusieron que algunos de esos asteroides podrían haber sido hasta 350 veces más masivos que el asesino de dinosaurios.
De la olla hirviendo al paraíso
Drabon, un ex estudiante de posgrado de Lowe’s, se preguntó cómo estas colisiones literalmente devastadoras afectaron a la biosfera Arcaica. Pasó años recolectando rocas a unos pocos metros directamente por encima y por debajo de la capa de impacto de uno de esos famosos eventos: el mencionado S2. Ambos conjuntos de rocas eran del tipo que se habían formado a partir de sedimentos depositados en fondos marinos costeros poco profundos cerca de algunos de los raros trozos de tierra. Las rocas debajo de la capa de impacto, anteriores al cataclismo, estaban llenas de finas capas negras de antiguo carbono orgánico: restos de esteras pegajosas de microbios que florecieron en el fondo marino antes de ser enterrados, aplastados y cocinados por procesos geológicos mundanos. Esas capas tranquilas y planas probablemente se acumularon durante miles de años. Lo que había directamente encima de ellos sucedió mucho más rápido.
La capa de esférulas, tan alta en algunos lugares como varios colchones apilados, estaba revuelta con arena y guijarros, marcando una serie de tsunamis que rastrillaron y mezclaron el fondo marino en las horas posteriores al impacto. Gruesas capas de lodo petrificado coronaban los escombros del impacto, presumiblemente formados a lo largo de días o semanas a medida que el limo de grano fino levantado por las olas se depositaba en el fondo del mar. Encima de ese barro había algo que fascinaba a Drabon: diminutos cristales de sal hexagonales depositados por la repentina evaporación del agua salada del mar. Los cristales eran una señal segura de que el impacto “realmente había calentado la superficie y había comenzado a hervir parte del [ocean] agua”, dice Drabon.
Ella, Knoll y sus otros coautores (incluido Lowe) sostienen que desde unos pocos metros hasta unas pocas decenas de metros de agua se calentaron instantáneamente hasta convertirla en vapor. Si eso realmente hubiera sucedido, habría matado “una gran cantidad de bacterias”, dice Knoll. Y los desechos arrojados a la atmósfera habrían tapado el sol durante meses o años, haciendo la vida mucho más difícil para cualquier microbio fotosintético superviviente.
Pero las cosas se habrían calmado rápidamente.
Varios metros por encima de la capa de impacto, las rocas están nuevamente llenas de capas microbianas negras ricas en carbono, quizás incluso más densamente que las que se encuentran debajo, lo que demuestra que “la vida probablemente floreció después del impacto”, dice Drabon.
Ella y su equipo proponen que tales floraciones se debieron a varios factores. Las capas de roca sobre el impacto contienen altos niveles de fósforo, un nutriente crítico utilizado en biología para fabricar todo, desde el ADN hasta las membranas celulares. Estiman que el asteroide S2 podría haber arrojado 360 mil millones de toneladas métricas de fósforo extraterrestre a los hambrientos océanos de la Tierra. Aún más elemento habría fluido hacia los mares a través de voluminosas cantidades de roca y limo que se erosionaron de las islas azotadas por el tsunami.
Una ilustración esquemática que muestra la alteración ambiental (y la posterior recuperación) asociada con el impacto de un asteroide gigante hace unos 3.260 millones de años. Después de un período caótico en el que el polvo expulsado por los impactos oscureció los cielos y los tsunamis azotaron los mares en ebullición, los nutrientes liberados por el tumulto impulsaron el resurgimiento de la vida.
Las capas microbianas sobre el impacto también están repletas de un mineral de hierro de color rojo oxidado llamado siderita, presumiblemente formado a partir de aguas ricas en hierro agitadas desde las profundidades por turbulentos tsunamis. Esta afluencia habría sobrealimentado las bacterias fotosintéticas dependientes del hierro que ya estaban llenas de fósforo liberado por el impacto, alimentando aún más la proliferación.
Drabon también examinó las proporciones de isótopos de carbono pesados y ligeroso átomos de carbono con diferentes masas atómicas, en las capas microbianas oscuras encima y debajo del impacto. Esto puede proporcionar pistas sobre los tipos de organismos que estaban presentes, porque los diferentes tipos de vida absorben los isótopos de carbono pesados y ligeros a diferentes velocidades. Reveló algo importante.
“Vemos un cambio en los isótopos de carbono”, dice Drabon, indicando que la mezcla de microbios cambió después del impacto. “Tenemos un nuevo metabolismo dominante” en el océano, dice, y probablemente refleje un aumento en los microbios que utilizan el hierro para generar energía, ya sea a través de la fotosíntesis u otras vías.
Microbio contra mamut
Esta nueva evidencia de que la vida floreció después del impacto S2 “es un hallazgo realmente interesante”, dice Alexandra Davatzes, geóloga de la Universidad de Temple, que estudia los impactos Arcaicos. Señala que otras perturbaciones importantes en el medio ambiente de la Tierra también han alterado la biosfera, como la “Tierra bola de nieve“Eventos que se cree que ocurrieron hace 700 millones y 635 millones de años. Durante esos eventos, los glaciares se extendieron por gran parte de la superficie del mundo y probablemente exterminaron mucha vida. Pero cuando el hielo finalmente se retiró, arrojó al océano grandes cantidades de roca pulverizada por el glaciar, rica en nutrientes, para impulsar un rebote biológico.
Eva Stüeken, geobióloga que estudia la Tierra Arcaica en la Universidad de St. Andrews en Escocia, cree que la investigación de Drabon podría conducir a nuevos descubrimientos.
“Ciertamente hay muchos [impact] eventos que nos hemos perdido”, dice. Después de todo, no se sabe que ningún cráter de impacto terrestre de esa época haya perdurado hasta el día de hoy. Y las capas de esférulas que estas colisiones esparcieron sobre nuestro planeta están lejos de estar garantizadas para su conservación en rocas tan antiguas. Pero a medida que se encuentren pruebas de impactos previamente desconocidos, podría aumentar nuestra apreciación de cómo estos eventos no sólo dañaron gravemente la biosfera de la Tierra sino que también ayudaron a curar esas heridas.
Y Stüeken se pregunta si el S2 y otros impactos gigantes también fertilizaron la vida de otra manera, más allá de lo que Drabon ha sugerido. Las ardientes caídas de los asteroides entrantes podrían haber extraído de la atmósfera un nutriente crítico adicional, el nitrógeno, entregándolo al océano en formas químicamente reactivas que los microbios podrían absorber. “Eso es algo que me encantaría explorar”, dice.
Simone Marchi, científica planetaria del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, ve una lección importante en el impacto del S2. Existe una “interacción interesante”, afirma, entre el impacto de un asteroide y el tipo de vida que está presente cuando ocurre. Los microbios, a diferencia de los brontosaurios o los mamuts, pueden sobrevivir al calor extremo, la deshidratación y la radiación formando quistes o esporas que persisten durante años. Y los microorganismos en conjunto tienen una resiliencia superior a las alteraciones ambientales en muchas otras formas. Si uno entre mil millones de microbios sobrevive, puede reponer a toda la población porque crece y se divide muy rápidamente.
“La vida en aquel momento era capaz de aguantar el golpe” del impacto del S2, afirma Marchi. Pero ¿y si este asteroide mucho más grande hubiera golpeado la Tierra hace 66 millones de años, después de que evolucionaran flores, árboles, dinosaurios, mamíferos, peces y otras formas de vida complejas?
“Para este tipo de evento, sólo la vida simple podría haber sobrevivido”, afirma. En lugar de eliminar a los dinosaurios pero dejar intactos a los mamíferos, aves y peces, el impacto podría haber destruido todas las plantas y animales. “Sería un reinicio completo de la vida”, dice Marchi, “de regreso al nivel bacteriano”.