Desde su formación hace unos 4.500 millones de años, la rotación de la Tierra se ha ido desacelerando gradualmente y, como resultado, sus días se han alargado progresivamente.
Si bien la desaceleración de la Tierra no es perceptible en las escalas de tiempo humanas, es suficiente para provocar cambios significativos a lo largo de eones. Uno de esos cambios es quizás el más significativo de todos, al menos para nosotros: el alargamiento de los días está relacionado con la oxigenación de la atmósfera terrestre, según un estudio de 2021.
Específicamente, las algas verdiazules (o cianobacterias) que surgieron y proliferaron hace unos 2.400 millones de años habrían podido producir más oxígeno como subproducto metabólico porque los días de la Tierra se hicieron más largos.
“Una pregunta constante en las ciencias de la Tierra ha sido cómo obtuvo la atmósfera de la Tierra su oxígeno y qué factores controlaron cuándo tuvo lugar esta oxigenación”. microbiólogo gregory dick de la Universidad de Michigan explicó en 2021.
“Nuestra investigación sugiere que la velocidad a la que gira la Tierra (en otras palabras, la duración de sus días) puede haber tenido un efecto importante en el patrón y el momento de la oxigenación de la Tierra”.
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Hay dos componentes principales en 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 va alejando poco a poco.
Sabemos, basándonos en el registro fósil, que los días eran simplemente 18 horas de duración Hace 1.400 millones de años y media hora menos 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 – cuando las cianobacterias surgieron en cantidades tan grandes que la atmósfera de la Tierra experimentó un aumento brusco y significativo de oxígeno.
Sin esta oxidación, los científicos creen que la vida tal como la conocemos no podría haber surgido; Así, aunque las cianobacterias pueden Mire un poco de reojo hoyel hecho es que probablemente no estaríamos aquí sin ellos.
Todavía hay muchas cosas que no sabemos sobre este evento, incluidas preguntas candentes como por qué ocurrió cuando sucedió y no en algún momento anterior en la historia de la Tierra.
Fueron necesarios científicos que trabajaran con microbios cianobacterianos para conectar los puntos. En el sumidero de Middle Island en el lago Hurón, se pueden encontrar tapetes microbianos que se cree que son un análogo de las cianobacterias responsables del Gran Evento de Oxidación.
Las cianobacterias moradas que producen oxígeno a través de la fotosíntesis y los microbios blancos que metabolizan el azufre compiten en una alfombra microbiana en el lecho del lago.
Por la noche, los microbios blancos suben a la parte superior de la estera microbiana y comen azufre. Cuando amanece y el sol sale lo suficientemente alto en el cielo, los microbios blancos se retiran y las cianobacterias violetas suben a la cima.
“Ahora pueden empezar a realizar la fotosíntesis y producir oxígeno”, dijo la geomicrobióloga Judith Klatt del Instituto Max Planck de Microbiología Marina de Alemania.
“Sin embargo, pasan algunas horas antes de que realmente se pongan en marcha, hay un gran retraso por la mañana. Parece que las cianobacterias se levantan más tarde que las madrugadoras”.
Esto significa que el período diurno en el que las cianobacterias pueden bombear oxígeno es muy limitado, y fue este hecho lo que llamó la atención del oceanógrafo Brian Arbic de la Universidad de Michigan. Se preguntó si el cambio en 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 haya contribuido al retraso en la producción de oxígeno en la Tierra primitiva”. Klatt explicó.
Para demostrar esta hipótesis, el equipo realizó experimentos y mediciones con 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 microbiana de oxígeno y la producción microbiana de oxígeno con la historia de la Tierra.
“La intuición sugiere que dos días de 12 horas deberían ser similares a un día de 24 horas. La luz del sol sube y baja dos veces más rápido, y la producción de oxígeno sigue al mismo tiempo”. explicó el científico marino Arjun Chennu del Centro Leibniz de Investigaciones Marinas Tropicales en Alemania.
“Pero la liberación de oxígeno de las capas bacterianas no es así, porque está limitada por la velocidad de difusión molecular. Este sutil desacoplamiento de la liberación de oxígeno de la luz solar es el núcleo 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 sólo con el Gran Evento de Oxidación, sino con otra segunda oxigenación atmosférica llamada Evento de Oxigenación Neoproterozoica Hace alrededor de 550 a 800 millones de años.
“Unimos leyes de la física que operan a escalas muy diferentes, desde la difusión molecular hasta la mecánica planetaria. Mostramos que existe un vínculo fundamental entre la duración del día y la cantidad de oxígeno que los microbios terrestres pueden liberar”. Chennu dijo.
“Es muy emocionante. De esta manera vinculamos la danza de las moléculas en la alfombra microbiana con la danza de nuestro planeta y su Luna”.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza Geociencia.
Una versión anterior de este artículo se publicó en agosto de 2021.