3.1. La atmósfera y la hidrosfera proterozoicas

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Desde los 3.500 Ma al menos, conocemos la existencia de cianobacterias, especialmente en forma de estromatolitos. Estos organismos, al igual que las algas y plantas verdes actuales, realizaban la fotosíntesis oxigénica; es decir, retiraban grandes cantidades de CO₂ de la atmósfera, que precipitaban en forma de carbonato y al mismo tiempo desprendían oxígeno.

La hidrosfera de finales del Arcaico y principios del Proterozoico, iba teniendo cada vez más oxígeno disuelto, un gas tóxico para la primitiva biosfera, que en ese tiempo era neutralizado en el mar al emplearse en la oxidación de las enormes cantidades de Fe y S procedente de las erupciones volcánicas.

Las formaciones de hierro bandeado, que ya se habían iniciado a finales del Arcaico, fueron especialmente abundantes entre 2.500 y 1.800 Ma. Eran precipitaciones masivas de hierro férrico ya oxidado en capas alternantes que variaban con la estacionalidad y que cubrían amplias zonas de toda la Tierra con miles de m de espesor.

Hacia los 2.500-2.400 Ma se produjo el fenómeno de la Gran Oxidación, una gran crisis que cambió por completo el futuro de la atmósfera y de la biosfera. El excedente de O₂ en el agua de los mares fue tal que además de seguir originando depósitos de hierro bandeado, permitió que se incorporara el O₂ a la atmósfera como un nuevo componente y que los organismos aerobios se impusieran y diversificaran en la biosfera proterozoica, dejando a los organismos anaerobios reducidos a ambientes extremos y excepcionales.

Caso práctico

Evolución de la concentración de CH₄, O₂ y CO₂en la atmósfera a lo largo de la historia de la Tierra
Imagen adaptada por Raquel Boronat-Gil y otros de Lovelock en Research Gate. Licencia cc

Observa la gráfica y contesta a las siguientes preguntas:

1. ¿La concentración de qué dos gases tienen una evolución inversa en la atmósfera?

2. ¿En qué era comienza a existir O₂ en la atmósfera?

3. ¿Cuándo empieza a disminuir la concentración de CO₂ en la atmósfera? ¿Qué comportamiento tiene durante el Proterozoico?

4. ¿Qué sucede con la concentración de O₂ en el límite Neoproterozoico-Cámbrico? ¿Qué consecuencias pudo tener este hecho con respecto a la formación de ozono?

Retroalimentación

1. El metano (CH₄) y el O₂. Como se observa en la gráfica, cuando el CH₄empieza a disminuir, el O₂ inicia su aumento. Posteriormente ambas concentraciones se estabilizan y, por último, el CH₄ prácticamente desaparece y el O₂ nuevamente se incrementa.

2. En la era Paleoproterozoica, hace unos 2.500 Ma.

3. La concentración de CO₂ comienza a disminuir en el Arcaico (hace unos 3.500 Ma). Durante el Proterozoico, permanece casi constante, y a finales de la era Neoproterozoica aumenta nuevamente la pendiente de la recta, manteniéndose hasta la actualidad.

4. En el límite Neoproterozoico-Cámbrico la concentración de O₂, que se había mantenido constante desde finales del Paleoproterozoico, empieza a aumentar de manera constante. Este hecho propicia que comience a formarse la capa de ozono a partir del exceso de O₂ en la atmósfera.

Animación sobre el estado del planeta durante la glaciación del periodo criogénico
Animación de Linda Sohl and Mark Chandler en Wikimedia commons. Dominio público

Hace 2.500 Ma el sol era más débil que ahora, calentaba menos y, para que la temperatura del agua y del aire permitieran la vida, era necesario el efecto invernadero. Era producido especialmente por el CH₄. Cuando el O₂ empezó a pasar a la atmósfera, hizo desaparecer al metano oxidándolo a CO₂, mucho menos eficaz como gas de efecto invernadero que el CH₄. Esto llevó a un descenso de temperatura tal que provocó la enorme glaciación huroniana, que se extendió entre los 2.400 y los 2.100 Ma y posiblemente cubrió de hielo toda la superficie terrestre.

Afortunadamente la actividad volcánica subglaciar acabó imponiéndose, fundiendo los hielos y aumentando de nuevo el CO₂ en la atmósfera y el efecto invernadero.

Todavía hubo tiempo en el Proterozoico para una segunda glaciación entre 720 y 635 Ma. En ambos casos se han encontrado entre sus rocas abundantes tillitas y otros sedimentos de origen glaciar.

La segunda glaciación se ha explicado con una teoría paleoclimática titulada «Tierra bola de nieve», que dio el nombre de periodo criogénico a ese intervalo de tiempo de la era Neoproterozoica. Sostiene que todos los continentes y océanos de la Tierra quedaron cubiertos por una gruesa capa de hielo, con temperaturas medias de -40ºC, aunque intercalados con periodos más cálidos. La causa tal vez fuera el efecto antiinvernadero provocado por la explosión del plancton calcáreo, que retira grandes cantidades de CO₂.


Reconstrucción de la temperatura media y precipitación de la tierra desde los 3,8 mil Ma Imagen de Schönwiese, Christian-Dietrich en Wikimedia commons. Dominio público	Varva glaciar, sedimento rítmico lacustre. Formación Konnarock. Neoproterozoico 750 Ma Virginia, USA Imagen de James St. John en Flickr. Licencia cc

Importante

Durante el Proterozoico se produjo un gran aumento de O₂ en los mares, ocasionado por la proliferación de organismos como los estromatolitos, que realizaban la fotosíntesis oxigénica. Esto ocasionó la oxidación del hierro presente en el agua y los depósitos de hierro bandeado. El fuerte incremento de O₂, produjo un cambio drástico en el planeta: la Gran Oxidación, que hizo aparecer al O₂ como componente atmosférico e impuso la vida aerobia en la biosfera.

En cuanto al clima, tuvieron lugar dos grandes glaciaciones, probablemente las mayores de la historia de la Tierra: la huroniana, entre 2.400 y 2.100 Ma y la del periodo criogénico, entre 720 y 635 Ma.