Investigación sobre la atmósfera de la Tierra primitiva
Investigadores de la Unión Europea han abierto una ventana a las condiciones primigenias experimentadas por la superficie de la Tierra hace más de tres mil millones de años gracias al análisis directo de alta precisión de marcadores geoquímicos. El equipo del proyecto NOGAT logró este hito mediante el estudio de nobles gases (elementos químicos inertes que no son alterados por reacciones geoquímicas) e isótopos estables (por ejemplo, el nitrógeno) como parte de un proyecto de seis años de duración que finalizó recientemente. Para tal fin, los investigadores desarrollaron un análisis de espectrometría de masas multicolector de isótopos de gases nobles que permitió obtener, por primera vez y con una resolución sin precedentes, medidas con una precisión en el rango de las milésimas. Esta actividad se combinó con el análisis de muestras de cometas, la Luna, Marte, meteoritos primitivos y viento solar así como sedimentos y gases antiguos del manto profundo de la Tierra. Asteroides y cometas Los investigadores demostraron dos orígenes cosmoquímicos de la atmósfera de la Tierra. «Probablemente la Tierra se formó en un ambiente seco y los elementos volátiles fueron aportados por cuerpos del Sistema Solar interno parecidos a asteroides», señala Bernard Marty, coordinador del proyecto y profesor de geoquímica en el Centro de Investigación Petrográfica y Geoquímica del Centro Nacional para la Investigación Científica (CNRS) de Francia y la Universidad de Lorena. Los cometas proporcionaron una segunda fuente que, aunque menor, también fue importante para algunos materiales. «Probablemente esta fuente no fue relevante con respecto al agua o el nitrógeno, pero sí podría haber sido importante para la materia orgánica», afirma el profesor Marty. «No digo que la vida en la Tierra llegase a bordo de un cometa, sino que los cometas proporcionaron material prebiótico», aclara el investigador. El seguimiento de la evolución del gas noble xenón en el tiempo permitió obtener información muy interesante. En colaboración con geólogos, el equipo recolectó rocas arqueanas del manto profundo terrestre y, seguidamente, analizó el gas atrapado en pequeñas burbujas presentes estas rocas formadas hace más de 3 500 millones de años. Estos demostraron que el xenón de la atmósfera arqueana tenía una configuración isotópica intermedia entre la que presenta el xenón en meteoritos y la del xenón moderno, proporcionando indicios de que el xenón se perdió en el espacio a lo largo de tiempo «a través de un proceso de ionización en la atmósfera por acción de la luz ultravioleta del Sol primigenio», afirma Marty. Por otro lado, se descubrió que tanto la presión como la composición del nitrógeno en la atmósfera arqueana eran parecidas a los niveles actuales. «Esto significa que la Tierra ya proporcionaba un escudo que impedía la interacción del nitrógeno con el espacio exterior, aunque el xenón aún seguía sometido a esta interacción», añade el profesor Marty. Nueva información La evolución de los gases atmosféricos y la información que esta proporciona sobre la evolución misma de la Tierra ha sido estudiada frecuentemente empleando métodos indirectos, pero el profesor Marty confía en que la interpretación de los datos de los análisis directos realizados por el equipo de NOGAT aporte múltiples pistas novedosas para responder a esta vieja pregunta. «Hasta hora, la interacción del Sol con la atmósfera terrestre y la denominada paradoja del Sol débil, así como el problema de los gases de efecto invernadero, habían dificultado el estudio de esta cuestión», admite Marty. El éxito de las actividades del proyecto ha conducido a la publicación de treinta y tres artículos en revistas científicas de gran prestigio, incluyendo seis en Science, tres en Nature y tres más en Science Advances. El trabajo ha sido citado más de seiscientas cincuenta veces desde 2011. Es más, diferentes equipos de investigadores que trabajan en el desarrollo de misiones espaciales contactaron recientemente con el profesor Marty solicitando su colaboración, hecho que pone de manifiesto la importancia y la actualidad de esta área de investigación entre los geoquímicos y los astrofísicos.
Palabras clave
NOGAT, atmósfera arqueana, geoquímica, marcadores geoquímicos, gases nobles, Tierra primitiva, evolución de la Tierra, xenón, nitrógeno