La tierra se formó a partir del sol.disco del planeta primordialhace unos 4.600 millones de años.Al principio era un esferoide fundido con una temperatura caliente.Con el tiempo, se enfrió y formó una capa dura.Eventualmente, la atmósfera se enfrió y la vida se hizo posible.
Pero, ¿cómo sucedió todo?La atmósfera era rica en carbono y había que eliminarla antes de que bajara la temperatura y la Tierra pudiera ser habitable.
¿A dónde se fue todo ese carbono?
Los primeros 500 millones de años de existencia de la Tierra fueron extraoficialmenteHardín.Su nombre se deriva de Hades, el dios griego del inframundo.Hades es también el nombre no oficial del infierno mismo.
El nombre Hadean eon es apropiado.Incluso después de que comienza a enfriarse y endurecerse, la Tierra todavía está caliente.La atmósfera contiene 100.000 veces el nivel actual de carbono atmosférico.La Tierra primitiva era similar a Venus, donde su espesa atmósfera atrapa el calor y lo mantiene caliente.Durante el período Hadeano, la temperatura de la superficie de la Tierra habría excedido los 200 grados Celsius (400 grados Fahrenheit).
Antes de que la Tierra se enfriara, se tuvo que eliminar una gran cantidad de carbono de la atmósfera.Pero a los científicos les ha resultado difícil reunir eventos que ocurrieron en una Tierra muy joven.En primer lugar, hay una falta de evidencia geológica.
Pero un par de investigadores creen que hay una nueva explicación para eliminar todo el carbono de la atmósfera. Esto incluye tipos de rocas que ya no existen.
Un nuevo artículo de investigación titulado “Un manto extraño y húmedo crea un mundo habitable para Hades.“muestra los resultados del equipo.El primer autor es Yoshinori Miyazaki, becario posdoctoral Stanback de Caltech.Otro autor es Jun Korenaga, profesor de Ciencias Planetarias y de la Tierra en la Universidad de Yale.La revista Nature publicó el estudio.
“Este período es el período más misterioso en la historia de la Tierra”, dijo Korenaga en un comunicado de prensa.“Tenemos la teoría más completa para los primeros 500 millones de años de la Tierra”.
Hadean no solo era enigmático, sino también dinámico.Durante esos 600 millones de años, el planeta ha sufrido muchos cambios.Sin embargo, la evidencia geológica muestra que el entorno de la superficie de la Tierra era similar al entorno actual de la Tierra en el Período Hadeano Medio.“No está claro en qué condiciones un entorno de superficie dura puede transformarse en un entorno habitable”, escriben los autores en el artículo.
Para que la vida en la Tierra sea habitable, tuvieron que suceder varias cosas.Los océanos tenían que formarse, la tectónica de placas tenía que comenzar y los gases de efecto invernadero tenían que eliminarse de la atmósfera rápidamente.“De todos modos, tuvimos que eliminar grandes cantidades de carbono de la atmósfera”, dijo Miyazaki.”Debido a que no hay registros de rocas preservadas de la Tierra Primitiva, comenzamos a construir un modelo teórico de la Tierra Primitiva desde cero”.
En los primeros días de la Tierra, no era más que un océano de magma, una esfera de roca fundida.En esta etapa el planeta se estaba formando por acreción.En el proceso de acumulación, los materiales se agrupan para formar objetos grandes con el tiempo.La Tierra tardó entre 70 y 100 millones de años en ensamblarse.Durante ese tiempo, los meteoroides chocaron con la futura Tierra, generando calor y manteniendo la Tierra en un estado fundido.
Los océanos de magma son una etapa esencial en la vida de un planeta rocoso.En estado líquido, los elementos más pesados se hunden hasta el núcleo y los elementos más livianos pueden “flotar” en la parte superior.Así es como los planetas similares a la Tierra se diferencian en núcleo, manto y corteza.El núcleo externo todavía está fundido hasta el día de hoy, sin el cual la Tierra no tendría una magnetosfera protectora y quizás tampoco vida.
Cuando los océanos de magma de la Tierra se solidificaron, se liberaron a la atmósfera enormes cantidades de gases de efecto invernadero (GEI).Como resultado, la atmósfera primitiva de la Tierra contenía grandes cantidades de CO2 y H2O.El gas ayudó a mantener el clima extremo del joven planeta.Para que el clima se moderara dentro del período Hadeano, las cosas tuvieron que cambiar rápidamente en términos de geología.Esos gases de efecto invernadero tenían que ser eliminados, y el único reservorio para ellos era la roca.Como parte del ciclo del carbono de la Tierra, el carbono se secuestra en las rocas a través de la transformación en minerales de carbonato en las cuencas oceánicas.A partir de ahí, el carbonato pasa a formar parte del manto.(Parte del carbono que estamos emitiendo ahora será subducido y terminará en diamantes en un futuro lejano).
Pero la pregunta es sobre el tiempo involucrado.Si el clima fuera moderado y similar al de nuestro planeta moderno hace 4 mil millones de años, el secuestro de carbono tendría que ser muy eficiente.¿Cómo funcionó todo?
Según Korenaga y Miyazaki, algún tipo de roca prehistórica desempeñó un papel en hacer habitable la Tierra.Se llama piroxeno alto en magnesio.Un par de investigadores dicen que estas rocas no existen en la Tierra hoy.Sin embargo, el modelo de eliminación rápida de carbono que desarrollaron con base en la termodinámica, la dinámica de fluidos y la física atmosférica muestra que estas rocas deben haber existido.Incluso saben cómo son.
“Estas rocas habrían sido ricas en un mineral llamado piroxeno y habrían sido de color verde oscuro”, dijo Miyazaki.”Más importante aún, es extremadamente rico en magnesio, en niveles de concentración que rara vez se observan en las rocas de hoy”.
Los minerales de magnesio tienen afinidad por el dióxido de carbono.Forman carbonatos y luego quedan secuestrados en el manto terrestre.Una cantidad suficiente de piroxeno con alto contenido de magnesio podría explicar por qué el carbono se está eliminando rápidamente de la atmósfera terrestre.
Sin embargo, esa es solo una parte de la explicación de los rápidos cambios geológicos en la atmósfera de la Tierra durante el período Hades.Los minerales ricos en magnesio eran abundantes, pero se necesitaba algo más.Recuerde que la acumulación de carbono en la atmósfera fue causada por el enfriamiento del océano de magma.A medida que se enfriaba y solidificaba, liberaba enormes cantidades de GEI a la atmósfera.
Durante eones de Hades, hubo algo llamado manto húmedo en la Tierra.El manto es una capa de roca de 3.000 km (1.900 millas) de espesor.Un manto húmedo es un manto que contiene un alto porcentaje de agua y ese agua afecta a la convección.
El manto de la Tierra contiene muchos minerales de silicato y se fundió en la época del Hades.El agua reduce el punto de fusión del silicato, manteniendo más silicato disuelto.El flujo de convección de material fundido significa que el manto experimentó convección.Esto significó que el manto húmedo experimentó más convección, lo que llevó a la superficie más minerales ricos en magnesio que podrían reaccionar con el carbono.De hecho, la superficie del manto se recicla más rápido, lo que permite que el nuevo magnesio entre en contacto con el carbono más rápidamente.Finalmente, ese carbono se eliminó de la atmósfera y se secuestró en el manto.
Para que esto funcione, el manto debe ser químicamenteheterogéneo.Es decir, la composición no era uniforme, sino que constaba de muchos y variados componentes.
En el artículo, los autoresDado que 4.0 Ga dio lugar a ambientes habitables, la evolución de Hades se explica más naturalmente por mantos con estructuras químicamente heterogéneas.“Proponemos que es posible un reciclaje rápido con un manto químicamente heterogéneo… ”
Si el manto hubiera sido más homogéneo, la atmósfera no se habría enfriado tan rápidamente.Esto se debe a que un manto más homogeneizado no ha desarrollado el mismo tipo de capa litosférica que promueve el rápido movimiento de las placas.El manto homogeneizado aún habría desarrollado un casquete litosférico empobrecido, pero habría sido mucho más grueso.Las tapas más gruesas ralentizaron el movimiento de las placas y ralentizaron el secuestro de carbono.”Nuestros resultados sugieren que un manto químicamente heterogéneo es más adecuado para crear un ambiente habitable al final del Hadeano”, escriben los autores.
Para que la Tierra fuera habitable, tenía que suceder una tercera cosa.La habitabilidad requería tectónica de placas activas y la eliminación de GEI de la atmósfera, así como de algunos océanos.
El modelo desarrollado por los autores también da cuenta de la formación de los océanos.El manto heterogéneo tiene más convección, lo que expone a la atmósfera más rocas ricas en magnesio.Esto es lo que elimina los GEI de la atmósfera y los enfría a temperaturas más modernas.Sin embargo, la convección más rápida en el manto también libera más volátiles a la atmósfera.La cantidad de volátiles liberados es “… La existencia de un océano se vuelve plausible poco después de que el océano de magma se solidifica cuando la atmósfera supera el umbral de 0,05 masa oceánica para formar una masa oceánica cuando la atmósfera contiene 200 bar de CO2”, explican.
¿La temperatura más alta fue un problema?La temperatura era lo suficientemente alta como para vaporizar el agua, pero la presión también era alta.“Las temperaturas de la superficie del suelo superan los 100°C debido al efecto invernadero, pero el agua líquida se estabiliza por la alta presión atmosférica”, explican los autores.
Hay otro resultado fascinante de este trabajo. El modelo no solo muestra cómo se enfrió la atmósfera, haciéndola más habitable, sino que también muestra cómo las rocas “extrañas” ricas en magnesio produjeron más sustancias químicas necesarias para la biología al principio de la historia de la Tierra.
Como beneficio adicional, estas rocas “extrañas” en la Tierra primitiva reaccionan fácilmente con el agua de mar para producir grandes cantidades de hidrógeno, que se cree que es esencial para la creación de biomoléculas.
“El contenido de olivino rico en hierro en la corteza del manto químicamente heterogéneo facilitará la tortuosa reacción, que tiene implicaciones importantes para la vida temprana en la Tierra”, dicen los investigadores.La serpentinización es cuando el agua de marroca de ultra micrófono.La serpentina produce hidrógeno y luego reduce el CO2 atmosférico a metano.La vida temprana dependía del metano.“La serpentina reduce el agua para liberar hidrógeno y metano, y se considera que la oxidación anaeróbica del metano respaldó la vida temprana antes de que comenzara la fotosíntesis”, explica el artículo.
La creación y creación de biomoléculas tortuosas en la antigua corteza de Mante se parecería a un raro respiradero termal de aguas profundas moderno llamado Mante.Campo Hidrotermal Ciudad Perdida, ubicado en el Océano Atlántico.Los científicos están muy interesados en el campo de las aguas hidrotermales urbanas, que se ha perdido debido a la producción biológica de hidrógeno y metano.Los científicos creen que el tortuoso fenómeno allí es similar a la Tierra primitiva.Al igual que la Tierra primitiva, las ciudades perdidas producen hidrógeno y metano, esenciales para la vida microbiana.Algunos científicos creen que la vida en la Tierra pudo haber comenzado en antiguos respiraderos, como los de Ciudades Perdidas.
“Nuestra teoría tiene el potencial de explicar no solo cómo la Tierra se volvió habitable, sino también por qué surgió la vida”, dijo Korenaga.presione soltarPublicar su trabajo.