Precipitación primitiva: ¿Qué huellas fósiles de lluvia revelan sobre la Tierra primitiva?


Hace unos 2.700 millones de años en lo que hoy es la granja Omdraaisvlei cerca de Prieska, Sudáfrica, una breve tormenta dejó caer una leve lluvia sobre una nueva capa de ceniza depositada por una reciente erupción volcánica (no muy diferente a la ceniza de la erupción de Eyjafjallajökull de 2010) formando una pequeña cráteres Posteriormente, cenizas adicionales enterraron los cráteres y, a lo largo de eones, se endurecieron para convertirse en roca conocida como toba. Más cerc

Hace unos 2.700 millones de años en lo que hoy es la granja Omdraaisvlei cerca de Prieska, Sudáfrica, una breve tormenta dejó caer una leve lluvia sobre una nueva capa de ceniza depositada por una reciente erupción volcánica (no muy diferente a la ceniza de la erupción de Eyjafjallajökull de 2010) formando una pequeña cráteres Posteriormente, cenizas adicionales enterraron los cráteres y, a lo largo de eones, se endurecieron para convertirse en roca conocida como toba. Más cerca del presente, otras tormentas de lluvia erosionaron la toba suprayacente, exponiendo un registro fósil de gotas de lluvia del Eón Arcaico, y ahora pueden haber revelado la densidad de la atmósfera de la Tierra primitiva.

Al escanear con láseres los cráteres creados por las antiguas gotas de lluvia, y al comparar las hendiduras con las de las gotas de agua esparcidas en una capa de ceniza similar hoy en día, el físico Sanjoy Som de la Universidad de Washington en Seattle y sus colegas han derivado una medida de la presión Ejercido por la atmósfera primitiva. Los científicos informan en Nature el 29 de marzo que el aire antiguo no podría haber sido mucho más denso que la atmósfera actual y, de hecho, puede haber sido mucho menos. (Es parte de Nature Publishing Group.)

"La presión del aire hace 2.700 millones de años era como máximo el doble de los niveles actuales, y probablemente no sea más alto que en la actualidad", explica Som. La clave para esa determinación es el tamaño de la gota de agua. En 1851, el pionero geólogo Charles Lyell sugirió que la medición de las muescas fosilizadas de las gotas de lluvia podría revelar detalles sobre la atmósfera antigua. Estos mini cráteres se forman según el tamaño y la velocidad de las antiguas gotas de lluvia. Debido a que la atmósfera arrastra cada gota, restringiendo la velocidad de su descenso según su tamaño, si se pudiera determinar el tamaño de una gota de lluvia antigua, se podría determinar qué tan espesa era la atmósfera.

La gota de lluvia más grande jamás medida en los tiempos modernos fue de 6.8 milímetros alrededor, señala Som, que también es el límite teórico; Las gotas de lluvia más grandes se rompen. Debido a que las leyes de la física probablemente eran las mismas en el pasado lejano, esto sugiere que las gotas de lluvia no eran más grandes en el Arcaico y ponen un límite superior a cuán grandes podrían haber sido las gotas antiguas. Además, tales gotas de lluvia son extremadamente raras en las tormentas modernas, y tienden a caer en fuertes aguaceros, que en Archean habrían sido más propensos a lavar las cenizas en lugar de formar cráteres que podrían ser fosilizados.

Para determinar el tamaño de las gotitas antiguas, Som y sus colegas compararon las huellas fosilizadas con los cráteres que se formaron cuando lanzaron gotitas de varios tamaños desde 27 metros por encima de cenizas similares tomadas de la erupción de Eyjafjallajökull en Islandia en 2010, así como en Hawai. Luego convirtieron estos cráteres modernos en "rocas" usando un spray para el cabello y plástico de uretano líquido de baja viscosidad ". Sobre la base de las comparaciones, llegaron a la conclusión de que el tamaño de las gotitas antiguas estaba en el rango de 3.8 a 5.3 milímetros.

Conectar esos números en la relación matemática entre el tamaño de la gota de lluvia, la velocidad y la densidad atmosférica sugiere que la atmósfera de la Tierra primitiva ejercía a lo sumo el doble de presión que la atmósfera actual, suponiendo que las gotas de lluvia del tamaño y la velocidad máximas crearan los cráteres, y era más probable que aproximadamente la misma o tan poca presión presente.

Una mejor comprensión de las propiedades de la atmósfera de la Tierra Arcaica puede ayudar a explicar lo que se conoce como la paradoja del "sol joven débil". Hace miles de millones de años, el sol emitió menos radiación, aproximadamente el 85 por ciento de su producción actual, y por lo tanto calentó menos el planeta. Sin embargo, los registros fósiles sugieren abundante agua líquida y otros signos de un clima cálido y "templado", como Som y sus colegas señalaron en el análisis. La explicación más simple para esto es que la Tierra simplemente se jactó de una atmósfera llena de gases de efecto invernadero. "El cielo fue probablemente brumoso", debido a los gases, dice Som, además de ser gobernado por un sol más débil que cruzaba el cielo más rápidamente porque la Tierra giraba más rápido en ese momento. Además, la atmósfera carecía de una cantidad significativa de oxígeno (porque no había plantas), potencialmente aligerando la presión atmosférica. "La Tierra en aquel entonces no se parecía en nada a la de hoy".

De acuerdo con el escenario sugerido por este nuevo cálculo, la investigación publicada en Nature Geoscience el 18 de marzo sugiere que la atmósfera temprana atravesó los períodos de una "neblina de hidrocarburos" que incluía gases de efecto invernadero como el metano, más conocido hoy como gas natural. Tal neblina de hidrocarburos, que podría ser recreada hoy, ayudó a atrapar el calor del débil y joven sol, calentando la Tierra.

Eso explica la Tierra Clemente, según Som, altos niveles de gases de efecto invernadero más fuertes, como el metano. "Nuestro trabajo sugiere que fueron los gases de efecto invernadero los que mantuvieron el planeta caliente", dice Som, un proceso en curso en los tiempos modernos.

Por supuesto, este juicio se basa en el supuesto de que las temperaturas promedio de hace 2.700 millones de años eran aproximadamente 20 grados centígrados, basadas en la falta de pruebas de hielo en el registro geológico de la época. "Esto puede ser un sesgo de preservación", admite Som.

Lo que se conservó claramente, sin embargo, son las huellas fósiles de la lluvia antigua. Y ese registro refuerza el hecho de que la Tierra primitiva era esencialmente un mundo extraño en comparación con el planeta de hoy, que carece de vida vegetal; con una luna que orbitaba más de cerca, impulsando mareas más fuertes; y un ambiente muy diferente. "Sin embargo, estaba muy vivo", observa Som, que ostenta una rica variedad de vida microbiana, incluidas las bacterias fotosintéticas, los antepasados ​​de la vida vegetal moderna a apenas unos pocos cientos de millones de años de cargar la atmósfera con oxígeno. Una mejor comprensión de la proto-atmósfera de este planeta puede ayudar a los científicos a identificar la vida en otros planetas, así como a comprender mejor cómo influyen los gases de efecto invernadero.