por Rebecca Boyle22 Enero 2018
del Sitio Web QuantaMagazine
traducción de Adela KaufmannVersión original en ingles
Cómo podría haberse visto la joven Tierra durante
el Pesado Bombardeo Tardío.
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
Una serie de hallazgos fósiles
sugieren que la vida en la Tierra comenzó
antes de lo que nadie pensó,
poniendo en tela de juicio una teoría muy extendida
de los comienzos del sistema solar.
En el árido y soleado rincón del noroeste de Australia, a lo largo del Trópico de Capricornio, la cara más antigua de la Tierra está expuesta al cielo.
Atravesando el interior del norte por un tiempo, al sur de Port Hedlund en la costa, y se encontrará con colinas suavizadas por el tiempo. Son parte de una región llamada Pilbara Craton, que se formó hace unos 3.500 millones de años, cuando la Tierra era joven.
Mire más de cerca. De una costura en una de estas colinas, se derrama un revoltijo de antigua roca anaranjada-cremosa:
Dentro de esta roca, visible solo a través de un microscopio, hay pequeños tubos. Algunos parecen petroglifos que representan un tornado; otros se asemejan a gusanos aplastados.
Se encuentran entre las muestras de roca más controvertidas jamás coleccionadas en este planeta, y podrían representar algunas de las formas de vida más antiguas que se hayan encontrado.
El mes pasado, los investigadores lanzaron otra salva en el debate de décadas sobre la naturaleza de estas formas. De hecho, son vida fósil, y datan de hace 3.465 millones de años, según John Valley, un geoquímico de la Universidad de Wisconsin.
Si Valley y su equipo tienen razón, los fósiles implican que la vida se diversificó notablemente temprano en la tumultuosa juventud del planeta.
Los fósiles se suman a una ola de descubrimientos que apuntan a una nueva historia de la Tierra antigua.
Una astilla de una roca de casi 3.500 millones de años
del depósito de Apex Chert en Australia Occidental (arriba).
Un ejemplo de uno de los microfósiles descubierto
en una muestra de roca del Apex Chert (abajo). Jeff Miller (monturaepoxi)
Cortesía de J. William Schopf,
UCLA (microfósiles)
En el último año, equipos separados de investigadores han desenterrado, pulverizado y cortado con láser pedazos de roca que pueden contener una vida que data de 3,7, 3,95 y tal vez incluso 4,28 mil millones años atrás.
Todos estos microfósiles, o la evidencia química asociada a ellos, son objeto de acalorados debates. Pero todos arrojan dudas sobre el cuento tradicional.
Según esa historia, en el medio billón de años después de su formación, la Tierra era infernal y ardiente. El joven mundo habría sido destruido por el vulcanismo y bombardeado por otros trozos planetarios, creando un ambiente tan horrible e inhóspito para la vida, que la era geológica recibe el nombre de Hadeano por el inframundo griego.
No fue hasta que un bombardeo de asteroides particularmente violento terminó hace unos 3.800 millones de años, que la vida pudo haber evolucionado.
Pero esta historia está cada vez más bajo fuego.
Muchos geólogos ahora piensan que la Tierra puede haber sido tibia y acuosa desde el principio. Las rocas más antiguas del registro sugieren que partes de la corteza del planeta se habían enfriado y solidificado hace 4.400 millones de años.
El oxígeno en esas rocas antiguas sugiere que el planeta tenía agua (evidencia de isótopos de oxígeno de antiguos circones para agua líquida en la superficie de la Tierra hace 4.300 millones de años) hace ya 4,300 millones de años.
Y en lugar de un bombardeo final de época, los ataques de meteoritos podrían haberse reducido lentamente a medida que el sistema solar se asentaba en su configuración actual.
"En realidad, las cosas se parecían mucho más al mundo moderno, en algunos aspectos, desde el principio. Había agua, potencialmente una corteza estable.No está fuera de discusión que habría habido un mundo habitable y una vida de algún tipo", dijo Elizabeth Bell, geoquímica de la Universidad de California en Los Ángeles.
En conjunto, la última evidencia de la antigua Tierra y de la Luna es pintar una imagen de una Tierra Hadeana muy diferente:
un mundo sólido, templado, meteorito claro y acuoso, un Edén desde el principio ...
Antiguos Indicios
Hace unos 4.540 millones de años, la Tierra se estaba formando a partir del polvo y las rocas sobrantes del nacimiento del sol.
Pequeñas sobras solares azotaban continuamente a la Tierra, la calentaban y la dotaban de materiales radiactivos, que luego la calentaban desde adentro. Los océanos de magma cubrieron la superficie de la Tierra.
En aquel entonces, la Tierra no era tanto un planeta rocoso como una bola de lava incandescente. No mucho después de que la Tierra se fusionara, un planeta caprichoso lo golpeó con una fuerza increíble, posiblemente vaporizando la Tierra de nuevo y formando la luna.
Los golpes de meteoritos continuaron, algunos excavaron cráteres de 1,000 kilómetros de diámetro.
En el paradigma estándar del eón Hadeano, estos ataques culminaron en un asalto denominado Bombardeo Pesado Tardío, también conocido como el cataclismo lunar, en el que los asteroides emigraron al sistema solar interno y golpearon los planetas rocosos.
A lo largo de esta era primitiva, que terminó hace unos 3.800 millones de años, la Tierra estaba fundida y no podía soportar una corteza de roca sólida, y mucho menos vida.
El Cataclismo Temprano bajo asaltoEn la historia estándar del sistema solar temprano, regulares golpes de asteroides mantuvieron a la tierra primitiva un lugar caliente, infernal.Pero nuevos hallazgos fósiles desafían este punto de vista, especialmente la existencia delBombardeo Intenso Tardío.
Hace 4.55 mil millones de años
La Tierra se une de los escombros dejados de la formación del sol
|
Hace 4.5 mil millones de años
Un objeto del tamaño de un planeta se estrella en la Tierra trayéndonos la Luna.
|
4,5 a 4,1 mil millones de años
Asteroides desde el sol siguen golpeando la Tierra primitiva.
|
4,0 a 3,8 mil millones de años
El pesado Bombardeo tardío trae más impactos contra la Tierra..
|
3,8 mil millones de años
Un impacto gigante talla a Mare Imbrium, un cráter de 1.000 kms. de ancho en la Luna.
|
Recientes descubrimientos de vida fosilizada
Una serie de estudios han afirmado haber encontrado evidencia de agua y vida extendiéndose hacia atrás más de 4 mil millones de años, cuestionando seriamente el Pesado Bombardeo Tardío.
|
Lucy Reading-Ikkanda
Revista Quanta
Pero a partir de hace una década, esta historia comenzó a cambiar, gracias en gran medida a pequeños cristales llamados zircones.
Las gemas, que a menudo son más o menos del tamaño del período al final de esta oración, hablaban de un mundo más fresco, más húmedo y más habitable que hace 4.3 billones de años.
En los últimos años, los fósiles en las antiguas rocas reforzaron la historia de zircones de climas más tranquilos. Los microfósiles tornádicos del Cratón de Pilbara son el último ejemplo.
Hoy en día, la evidencia más antigua de vida posible -que muchos científicos dudan o rechazan rotundamente- tiene al menos 3,770 millones de años y puede ser de una increíble antigüedad de 4,28 mil millones de años.
En marzo de 2017, DominicPapineau, un geoquímico del University College London, y su alumno Matthew Dodd describieron los fósiles similares a tubos en un afloramiento en Quebec que data del sótano de la historia de la Tierra.
La formación, llamada Nuvvuagittuq Greenstone Belt, es un fragmento del suelo oceánico primitivo de la Tierra. Los fósiles, aproximadamente la mitad del ancho de un cabello humano y de apenas medio milímetro de largo, fueron enterrados en su interior.
Están hechos de un óxido de hierro llamado hematita y pueden ser ciudades fosilizadas construidas por comunidades microbianas hace hasta 4.28 mil millones de años, dijo Dodd.
La roca roja brillante en el Nuvvuagittuq Greenstone Belt
parece contener microfósiles en forma de tubo
data de hace al menos 3.770 millones de años.
Dominic Papineau
Dominic Papineau
"Habrían formado estas esteras gelatinosas, de color rojo oxidado en las rocas alrededor de los respiraderos", dijo
Existen estructuras similares en los océanos de hoy en día, donde las comunidades de microbios y gusanos tubulares de aspecto sangriento florecen alrededor de las oscuras chimeneas humeantes de humo-negro.
Dodd encontró los tubos cerca del grafito y con "rosetas" de carbonato, pequeños anillos de carbono que contienen materiales orgánicos.
Las rosetas se pueden formar a través de diversos procesos no biológicos, pero Dodd también encontró un mineral llamado apatita, que según él es diagnóstico de la actividad biológica.
Los investigadores también analizaron las variantes, o isótopos, de carbono dentro del grafito. En general, a los seres vivos les gusta utilizar los isótopos más livianos, por lo que se puede usar una gran cantidad de carbono 12 sobre carbono 13 para inferir actividad biológica pasada.
El grafito cerca de las rosetas también sugirió la presencia de vida.
En conjunto, los tubos y la química que los rodea sugieren que son restos de una comunidad microbiana que vivía cerca de un respiradero hidrotermal en el océano profundo, dijo Dodd.
Los geólogos debaten la edad exacta del cinturón de rocas donde fueron encontrados, pero coinciden en que incluye una de las formaciones de hierro más antiguas, si no la más antigua, en la Tierra.
Esto sugiere que los fósiles también son viejos, mucho más antiguos que cualquier cosa anterior y mucho más antigua de lo que muchos científicos habían creído posible.
Los microfósiles se parecen a la
vida marina que crece cerca de los respiraderos hidrotermales de aguas profundas.
Matthew Dodd
Matthew Dodd
Luego, en septiembre de 2017, investigadores en Japón publicaron (Early Trace of Life from 3.95 Billion Years Sedimentary Rocks in Labrador, Canada) un examen de hojuelas de grafito de una roca sedimentaria de 3.95 mil millones de años llamada Saglek Block en Labrador, Canadá.
Yuji Sano y Tsuyoshi Komiya de la Universidad de Tokio argumentaron que la relación carbono-isótopo de su grafito indica que también fue creado por la vida.
Pero los copos de grafito no iban acompañados de ninguna característica que pareciera un fósil; Además, la historia de la roca circundante es turbia, lo que sugiere que el carbono puede ser más joven de lo que parece.
Más al este, en el sudoeste de Groenlandia, otro equipo también había encontrado evidencia de vida antigua.
En agosto de 2016, Allen Nutman de la Universidad de Wollongong en Australia y sus colegas informaron haber encontrado estromatolitos, restos fósiles de microbios, desde hace 3.700 millones de años.
Allen Nutman
prospeccionando microfósiles antiguos
en el cinturón de Isua en el sur de Groenlandia.
Laure Gauthiez-Putallaz
Laure Gauthiez-Putallaz
Muchos geólogos han sido escépticos de cada afirmación.
Los fósiles de Nutman, por ejemplo, provienen del cinturón de Isua en el sur de Groenlandia, hogar de las rocas sedimentarias más antiguas conocidas en la Tierra. Pero el cinturón de Isua es difícil de interpretar.
Del mismo modo que los procesos no biológicos pueden formar las rosetas de carbono de Dodd, la química básica puede formar muchas estructuras estratificadas sin la ayuda de la vida, lo que sugiere que pueden no ser estromatolitos sino pretendientes sin vida.
Además, tanto el Nuvvuagittuq Greenstone Belt como el Isua Belt se han calentado y aplastado durante miles de millones de años, un proceso que funde y recristaliza las rocas, transformándolas de su estado sedimentario original.
"No creo que ninguno de esos otros estudios sea incorrecto, pero no creo que ninguno de ellos sea una prueba", dijo Valley, el investigador de Wisconsin."Todo lo que podemos decir es que [las rocas de Nutman] parecen estromatolitos, y eso es muy atractivo".
En cuanto a su trabajo con los fósiles de Pilbara Craton, sin embargo, Valley es mucho menos circunspecto.
Los estromatolitos
forman pequeños montículos ondulados en roca sedimentaria.
Las líneas verticales son cortes realizados por los investigadores.
Allen Nutman / Universidad de Wollongong
Allen Nutman / Universidad de Wollongong
Señales de vida
Los microfósiles tornados estaban en el Craton de Pilbara durante 3,465 millones de años antes de ser separados de su roca natal, empacados en una caja y enviados a California.
El paleobiólogo William Schopf de UCLA publicó su descubrimiento de los extraños garabatos en 1993 e identificó 11 taxones microbianos distintos en las muestras.
Los críticos dijeron que las formas se podrían haber hecho por procesos no biológicos, y los geólogos han argumentado una cosa y otra en los años posteriores. El año pasado, Schopf envió una muestra a Valley, que es un experto con un instrumento súper sensible para medir proporciones de isótopos, llamado espectrómetro secundario de masa de iones.
El equipo de Valley descubrió que algunos de los fósiles aparentes tenían la misma relación carbono-isótopo que las bacterias fotosintéticas modernas.
Otros tres tipos de fósiles tenían las mismas proporciones que los microbios que se alimentan de metano o que producen metano. Además, las proporciones de isótopos se correlacionan con especies específicas que ya habían sido identificadas por Schopf.
Las ubicaciones donde fueron medidas estas proporciones de isótopos correspondían a las formas de los microfósiles en sí, dijo Valley, agregando que son las muestras más antiguas que se parecen a los fósiles tanto física como químicamente.
John Valley
en su laboratorio de espectrómetro de masas
en la Universidad de Wisconsin, Madison.
Jeff Miller / UW-Madison
Jeff Miller / UW-Madison
Si bien no son las muestras más antiguas del registro, suponiendo que se acepta la procedencia de las rocas descritas por Dodd, Komiya y Nutman, las miniaturas ciclónicas de Schopf y Valley tienen una distinción importante:
Son diferentes...
La presencia de tantos índices diferentes de isótopos de carbono sugiere que la roca representa una comunidad compleja de organismos primitivos.
Las formas de vida deben haber tenido tiempo de evolucionar en iteraciones interminables. Esto significa que deben haberse originado incluso antes de hace 3,465 millones de años.
Y eso significa que nuestros ancestros más antiguos son muy, muy viejos, de hecho.
Mundo Acuoso
Los fósiles no fueron la primera señal de que la Tierra primitiva pudo haber sido edénica en lugar de infernal.
Las rocas en sí comenzaron a proporcionar esa evidencia ya en 2001. Ese año, John Valley encontró zircones que sugerían que el planeta tenía una corteza hace unos 4.400 millones de años.
Los zircones son minerales cristalinos que contienen silicio, oxígeno, zirconio y a veces otros elementos. Se forman dentro del magma y, como algunos cristales de carbono más conocidos, los zircones son para siempre, pueden durar más que las rocas en las que se forman y soportar indescriptibles eones de presión, erosión y deformación.
Como resultado, son las únicas rocas sobrantes Hadeanas, lo que las convierte en valiosas cápsulas de tiempo.
Valley astilló algunas de las colinas de Jack Hills, en el oeste de Australia, y descubrió isótopos de oxígeno que sugerían que el cristal se había formado a partir de material que había sido alterado por agua líquida.
Esta parte sugerida de la corteza terrestre se había enfriado, solidificado y albergaba agua al menos 400 millones de años antes que las rocas sedimentarias más antiguas conocidas.
Si había agua líquida, probablemente había océanos enteros, dijo Valley.
Otros zircones mostraron lo mismo.
"El período Hadeano no era como el infierno. Eso es lo que aprendimos de los zircones. Claro, había volcanes, pero probablemente estaban rodeados por océanos.Habría al menos algo de tierra seca ", dijo.
Los zircones sugieren que puede haber habido vida.
En una investigación publicada en 2015, Elizabeth Bell y sus coautores presentaron evidencia de grafito incrustado en un diminuto cristal de circonio de 4.100 millones de años del mismo Jack Hills.
La mezcla de isótopos de carbono del grafito apunta a orígenes biológicos, aunque el hallazgo es, una vez más, acaloradamente debatido.
"¿Hay otras explicaciones aparte de la vida? Sí, las hay", dijo Bell. "Pero esto es lo que consideraría la evidencia más segura para algún tipo de estructura fósil o biogénica".
Una radiografía de una muestra de zirconio de 4,100 millones de años de antigüedad
revela manchas oscuras hechas por depósitos de carbono.
La imagen es de Crystal Shi
La imagen es de Crystal Shi
(Departamento de Tierra, Energía y Ciencias Ambientales,
Universidad de Stanford, Stanford, CA)
Si las señales en las rocas antiguas son verdaderas, nos están diciendo que la vida estaba en todas partes, siempre ...
En casi todos los lugares donde los científicos miran, están encontrando evidencia de la vida y su química, ya sea en forma de fósiles en sí o de los restos de los movimientos de hace mucho tiempo de la vida.
Lejos de ser quisquillosa y delicada, la vida puede haberse arraigado en las peores condiciones imaginables.
"La vida estaba logrando hacer cosas interesantes al mismo tiempo que la Tierra estaba lidiando con los peores impactos que alguna vez tuvo", dijo Bill Bottke, un científico planetario del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado.
O tal vez no...
Quizás la Tierra estaba bien. Tal vez esos impactos no fueron un fuego tan rápido como todos pensaron.
Evidencia de una paliza
Sabemos que la Tierra y todo lo demás fue bombardeado por asteroides en el pasado.
La Luna, Marte, Venus y Mercurio son testigos de esta paliza primordial. La pregunta es cuándo y por cuánto tiempo.
Basados en gran medida en muestras del Apolo traídas a casa por astronautas que caminan en la luna, los científicos llegaron a creer que, en la era andina de la Tierra, había al menos dos épocas distintas de mil millones de años del sistema solar.
Ese se llama Bombardeo Pesado Tardío, o el cataclismo lunar.
Al igual que con la mayoría de las cosas en geoquímica, la evidencia de un bombardeo desgarrador del mundo, un evento en las escalas más grandes imaginables, se deriva de lo muy, muy pequeño.
Los isótopos de potasio y argón en las muestras de Apolo sugirieron fragmentos de la luna que se derritieron repentinamente unos 500 millones de años después de su formación. Esto fue tomado como evidencia de que fue volado dentro de una pulgada de su vida.
Los zircones también proporcionan evidencia física tentativa de un escape del infierno de la era tardía. Algunos circones contienen minerales "impactados", evidencia de calor extremo y presión que pueden ser indicativos de algo horrendo.
Muchos son de menos de 3 mil millones de años, pero Bell encontró un circón que sugiere un calentamiento rápido y extremo hace unos 3.900 millones de años, una posible firma del Bombardeo Pesado Tardío.
"Todo lo que sabemos es que hay un grupo de zirconitas recristalizadas en este período de tiempo. Dada la coincidencia con el Bombardeo Pesado Tardío, era demasiado difícil no decir que tal vez esto estuviese conectado", dijo."Pero para realmente establecer eso, tendremos que mirar los registros de zircón en otras localidades alrededor del planeta".
Los cráteres en la luna han sido tomados como evidencia
para el Bombardeo Pesado Tardío,
pero reevaluaciones de la evidencia geológica
de las rocas lunares de Apolo
arroja dudas sobre si los bombardeos de asteroides
durante la era Hadeana fueron tan severos como se pensaba.
NASA
NASA
Rocas Lunares
En 2016, Patrick Boehnke, ahora en la Universidad de Chicago, echó otro vistazo a las muestras originales de Apolo, que durante décadas han sido la principal evidencia a favor del Bombardeo Pesado Tardío.
Él y Mark Harrison de la UCLA volvieron a analizar los isótopos de argón y llegaron a la conclusión de que las rocas del Apolo podrían haber sido golpeadas muchas veces desde que cristalizaron de la luna natal, lo que podría hacer que las rocas parezcan más jóvenes de lo que realmente son.
"Incluso si resuelve los problemas analíticos", dijo Boehnke, "entonces todavía tiene el problema de que las muestras de Apollo están todas juntas".
Existe la posibilidad de que los astronautas de las seis misiones Apollo muestren rocas de un solo asteroide, cuya eyección se diseminó por todo el lado de nuestro satélite que mira hacia la Tierra.
Además, las sondas que orbitan la luna como la sonda espacial Gravity Recovery and Interior Laboratory ( GRAIL ) y el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) han encontrado alrededor de 100 cráteres previamente desconocidos, incluido un aumento en los impactos hace 4.300 millones de años.
"Esta interesante confluencia de datos orbitales y datos de muestra, y todos los diferentes tipos de datos de muestra: vidrio de impacto lunar, muestras de la Luna, muestras del Apollo, meteoritos lunares, todos se unen y apuntan a algo que no es un pico cataclísmico de 3.900 millones hace años", dijo Nicolle Zellner, científica planetaria del Albion College en Michigan.
Únete a David Kaplan en una gira de realidad virtual que muestra cómo el sol, la Tierra y los otros planetas llegaron a ser.
Quanta Magazine y Chorus Films
Bill Bottke, que estudia los asteroides y la dinámica del sistema solar, es uno de varios investigadores que presentan explicaciones modificadas.
Él ahora favorece un lento repunte en el bombardeo, seguido de un declive gradual.
Otros piensan que no hubo un bombardeo tardío, y en cambio los cráteres en la luna y otros cuerpos rocosos son remanentes del primer tipo de billares, el proceso natural de construcción de planetas.
"Tenemos una pequeña cantidad de datos, y estamos tratando de hacer algo con eso", dijo. "Tratas de construir una historia, y algunas veces solo estás persiguiendo fantasmas".
La vida toma control
Mientras se desarrolle, los científicos debatirán cuestiones mucho más importantes que las dinámicas tempranas del sistema solar.
Si algunas de las nuevas pruebas realmente representan impresiones de vida primitiva, entonces nuestros antepasados pueden ser mucho más antiguos de lo que pensamos.
La vida pudo haber surgido en el momento en que el planeta fue susceptible a ella, en el momento en que se enfrió lo suficiente como para contener agua líquida.
"Me enseñaron cuando era joven, que tomaría miles de millones y miles de millones de años para que se forme la vida. Pero no he podido encontrar ninguna base para ese tipo de declaraciones", dijo Valley."Creo que es muy posible que la vida surgiera dentro de unos pocos millones de años, cuando las condiciones se volvieron habitables. Desde el punto de vista de un microbio, un millón de años es realmente mucho tiempo, sin embargo, es un abrir y cerrar de ojos en el tiempo geológico"."No hay razón para que la vida no pudiera haber surgido hace 4,300 millones de años", agregó. "No hay razón."
Si no hubo una esterilización masiva hace 3,900 millones de años, o si unos pocos ataques masivos de asteroides limitaron la destrucción a un solo hemisferio, entonces los antepasados más antiguos de la Tierra pueden haber estado aquí desde los días más nublados del nacimiento del planeta.
Y eso, a su vez, hace que la noción de vida en otra parte del cosmos parezca menos inverosímil. La vida podría ser capaz de soportar condiciones horrendas mucho más fácilmente de lo que pensamos.
Es posible que no necesite mucho tiempo para afianzarse. Puede surgir temprano y con frecuencia, y aún puede dar vida al universo.
Sus formas interminables, desde los microbios de fabricación de tubos hasta la baba acumulada, pueden ser demasiado pequeñas o simples para comunicarse de la misma manera que la vida en la Tierra, pero no serían menos reales ni menos vivas.
