De acuerdo con una nueva investigación realizada por la Universidad de Washington y la Universidad de St. Andrews en Escocia, la cantidad de biomasa vida en los antiguos océanos de la Tierra puede haber sido limitada debido al bajo reciclaje del fósforo nutriente clave.
La investigación, publicada en línea el 22 de noviembre en la revista Avances científicos también comenta sobre el papel del vulcanismo en el apoyo de la biosfera temprana de la Tierra, e incluso puede aplicarse a la búsqueda de vida en otros mundos.
El autor principal del artículo es Michael Kipp, estudiante de doctorado de la UW en ciencias de la Tierra y del espacio; el coautor es Eva Stüeken, investigadora de la Universidad de St. Andrews y ex investigador postdoctoral de la UW. Roger Buick, profesor de la Tierra y el espacio de la UWciencias, aconsejaron los investigadores.
Su objetivo, dijo Kipp, era utilizar modelos teóricos para estudiar cómo los niveles de fósforo oceánico han cambiado a lo largo de la historia de la Tierra.
"Estábamos interesados en el fósforo porque se cree que es el nutriente que limita la cantidad de vida que hay en el océano, junto con el carbono y el nitrógeno", dijo Kipp. "Cambia la cantidad relativa de esos y cambia,básicamente, la cantidad de productividad biológica "
Kipp dijo que su modelo muestra que la capacidad de reciclar el fósforo en el antiguo océano "era mucho menor que hoy, tal vez del orden de 10 veces menos".
Toda la vida necesita alimentos abundantes para prosperar, y el elemento químico fósforo, que se filtra al océano desde los ríos como fosfato, es un nutriente clave. Una vez en el océano, el fósforo se recicla varias veces como organismos como el plancton o el eucariota.las algas que lo "comen" son a su vez consumidas por otros organismos.
"A medida que estos organismos usan el fósforo, a su vez son pastados o mueren y otras bacterias descomponen su materia orgánica", dijo Kipp, "y liberan parte de ese fósforo de regreso al océano. En realidad, pasa por varios ciclos".veces, "permitiendo que el fósforo liberado se acumule en el océano. La cantidad de reciclaje es un control clave sobre la cantidad de fósforo total en el océano, que a su vez es compatible con la vida".
Buick explicó: "Todos los jardineros saben que sus plantas crecen solo pequeñas y desgarbadas sin fertilizante de fosfato. Lo mismo se aplica a la vida fotosintética en los océanos, donde el" fertilizante "de fosfato proviene en gran parte del fósforo liberado por la degradación del plancton muerto".
Pero todo esto requiere oxígeno. En los océanos ricos en oxígeno de hoy en día, casi todo el fósforo se recicla de esta manera y poco cae al fondo del océano. Hace varios miles de millones de años, en la era precámbrica, sin embargo, había poco o nada de oxígenoen el ambiente.
"Hay algunas alternativas al oxígeno que ciertas bacterias podrían usar, dijo el coautor Stüeken." Algunas bacterias pueden digerir los alimentos usando sulfato. Otras usan óxidos de hierro ". El sulfato, dijo, era el control más importante sobre el reciclaje de fósforo enla era precámbrica.
"Nuestro análisis muestra que estas vías alternativas eran la ruta dominante del reciclaje de fósforo en el Precámbrico, cuando el oxígeno era muy bajo", dijo Stüeken. "Sin embargo, son mucho menos efectivas que la digestión con oxígeno, lo que significa que solo una cantidad menorde la biomasa podría digerirse. Como consecuencia, se habría reciclado mucho menos fósforo y, por lo tanto, la productividad biológica total se habría suprimido en comparación con la actual ".
Kipp comparó el océano bajo en oxígeno de la Tierra primitiva con una especie de ambiente "enlatado", con oxígeno sellado: "Es un sistema cerrado. Si regresas a los primeros océanos precámbricos, no hay mucho que hacer en términos biológicosactividad."
Stüeken señaló que los volcanes eran la mayor fuente de sulfato en el Precámbrico, a diferencia de ahora, por lo que eran necesarios para mantener una biosfera significativa al permitir el reciclaje de fósforo.
De hecho, menos dicho sulfato volcánico, dijo Stüeken, la biosfera de la Tierra habría sido muy pequeña y podría no haber sobrevivido durante miles de millones de años. Los hallazgos, entonces, ilustran "qué tan fuertemente la vida está vinculada a procesos geológicos fundamentales como el vulcanismo".en la Tierra primitiva ", dijo.
El modelado de Kipp y Stüeken también puede tener implicaciones para la búsqueda de vida más allá de la Tierra.
Los astrónomos utilizarán los próximos telescopios terrestres y espaciales como el James Webb Space Telescope, programado para su lanzamiento en 2019, para buscar el impacto de una biosfera marina, como lo ha hecho la Tierra, en la atmósfera de un planeta. Pero bajo en fósforo,Los investigadores dicen que podría hacer que un mundo habitado parezca deshabitado, haciendo una especie de "falso negativo".
Kipp dijo: "Si hay menos vida, básicamente, menos producción fotosintética, es más difícil acumular oxígeno atmosférico que si tuviera niveles modernos de fósforo y tasas de producción. Esto podría significar que algunos planetas podrían estar deshabitados debido asu falta de oxígeno, pero en realidad tienen biosferas de extensión limitada debido a la baja disponibilidad de fósforo.
"Estos 'falsos negativos' son uno de los mayores desafíos que enfrentamos en la búsqueda de vida en otros lugares", dijo Victoria Meadows, profesora de astronomía de la Universidad de Washington e investigadora principal del Laboratorio Planetario Virtual del Instituto de Astrobiología de la NASA, con sede en la Universidad de Washington.
"Pero la investigación en los entornos tempranos de la Tierra aumenta nuestras posibilidades de éxito al revelar procesos y propiedades planetarias que guían nuestra búsqueda de vida en los exoplanetas cercanos".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :