La Tierra y Venus comenzaron con atmósferas bastante similares, pero el segundo perdió su agua debido a la mayor proximidad al sol y a las altas temperaturas asociadas
Hace cuatro mil quinientos millones de años, la Tierra habría sido difícil de reconocer. En lugar de los bosques, montañas y océanos que conocemos hoy en día, la superficie de nuestro planeta estaba totalmente cubierta de magma, el material rocoso fundido que emerge cuando los volcanes entran en erupción. En esto concuerda la comunidad científica. Lo que no está tan claro es cómo era la atmósfera en ese momento.
Unos nuevos esfuerzos internacionales de investigación dirigidos por Paolo Sossi, investigador sénior en el ETH Zurich y el NCCR PlanetS, intentan resolver algunos de los misterios de la atmósfera primitiva de la Tierra. Los hallazgos fueron publicados en la revista Science Advances.
"Hace cuatro mil quinientos millones de años, el magma intercambiaba constantemente gases con la atmósfera superficial", comienza a explicar Sossi. "El aire y el magma se influyeron mutuamente. Por lo tanto, puedes aprender sobre el uno del otro".
Para aprender sobre la atmósfera primitiva de la Tierra, que era muy diferente de lo que es hoy en día, los investigadores crearon su propio magma en el laboratorio. Lo hicieron mezclando un polvo que se ajustaba a la composición del manto fundido de la Tierra y calentándolo. Lo que parece sencillo requirió los últimos avances tecnológicos, como señala Sossi: "La composición de nuestro polvo parecido al manto dificultó la fusión, necesitábamos temperaturas muy altas, de alrededor de 2.000° Celsius".
Esto requirió un horno especial, que fue calentado por un láser y dentro del cual los investigadores pudieron hacer levitar el magma dejando fluir corrientes de mezclas de gas a su alrededor. Estas mezclas de gas eran candidatos plausibles para la atmósfera primitiva que, como hace 4.500 millones de años, influyó en el magma. Así, con cada mezcla de gases que fluía alrededor de la muestra, el magma resultó ser un poco diferente.
"La diferencia clave que buscábamos era cuán oxidado estaba el hierro dentro del magma", explica Sossi. Cuando el hierro se encuentra con el oxígeno, se oxida y se convierte en lo que comúnmente llamamos óxido. Así, cuando la mezcla de gases que los científicos lanzaron sobre el magma contenía mucho oxígeno, el hierro dentro del magma se oxidó más.
Este nivel de oxidación de hierro en el magma enfriado le dio a Sossi y sus colegas algo que podían comparar con las rocas naturales que forman el manto de la Tierra hoy en día, las llamadas peridotitas. La oxidación de hierro en estas rocas todavía tiene impresa en su interior la influencia de la atmósfera primitiva. Comparando las peridotitas naturales y las del laboratorio, los científicos obtuvieron pistas sobre cuál de sus mezclas de gas se acercaba más a la atmósfera primitiva de la Tierra.
"Lo que encontramos fue que, después de enfriarse del estado de magma, la joven Tierra tenía una atmósfera que era ligeramente oxidante, con el dióxido de carbono como principal constituyente, así como nitrógeno y algo de agua", informa Sossi. La presión de la superficie era también mucho más alta, casi cien veces la de hoy en día y la atmósfera era mucho más alta, debido a la superficie caliente. Estas características lo hacían más similar a la atmósfera de Venus de hoy que a la de la Tierra actual.
Este resultado tiene dos conclusiones principales, según Sossi y sus colegas: La primera es que la Tierra y Venus comenzaron con atmósferas bastante similares, pero el segundo perdió su agua debido a la mayor proximidad al sol y a las altas temperaturas asociadas. La Tierra, sin embargo, mantuvo su agua, principalmente en forma de océanos. Estos absorbieron gran parte del CO2 del aire, reduciendo así sus niveles significativamente.
La segunda conclusión es que una teoría popular sobre el surgimiento de la vida en la Tierra ahora parece mucho menos probable. El llamado "experimento Miller-Urey", en el que los rayos interactúan con ciertos gases (en particular el amoníaco y el metano) para crear aminoácidos, los componentes básicos de la vida, habría sido difícil de realizar. Los gases necesarios simplemente no eran lo suficientemente abundantes.
