El planeta Tierra tiene algunas cualidades realmente impresionantes. (Las críticas negativas, hay que decirlo, se centran sobre todo en el personal y la clientela). Muy arriba en la lista de ventajas está una atmósfera ricamente oxigenada, pero eso no ocurrió de la noche a la mañana: tomó un par de miles de millones de años de evolución para hacer un mundo propicio para la vida animal como nosotros.
Los científicos tienen muchas ideas sobre qué pudo haber causado el aumento de oxígeno, y parece que varias de ellas son probablemente correctas. La vida es parte de la historia, con la vida fotosintética bombeando oxígeno. La química de la Tierra sólida también tuvo un papel, tanto apoyando la vida fotosintética como a través de reacciones que transportan oxígeno entre la atmósfera y las rocas en las profundidades del planeta.
Un nuevo estudio liderado por Wei Shi de la Universidad Tecnológica de Chengdu sugiere que la evidencia de cambios en la subducción —el proceso por el cual las placas tectónicas desaparecen en el interior de la Tierra— coincide con el momento de los aumentos de oxígeno. La Tierra se ha enfriado gradualmente con el tiempo, y los escasos restos de su historia más temprana muestran que los principales procesos geológicos evolucionaron bastante como resultado. Al principio, la roca superficial fría y densa se habría hundido a través de la roca caliente del manto de maneras que poco se parecen a la tectónica de placas moderna. Los continentes que nos rodean son proyectos de construcción de 4.500 millones de años, así que se necesita imaginación para visualizar lo que había al principio.
No fue una evolución suave y lineal —parece haber puntos de transición en esa historia geológica. La oxigenación de la atmósfera terrestre tampoco fue lineal. Comenzó con un salto durante el Gran Evento de Oxigenación hace unos 2.400 a 2.000 millones de años, luego se estancó hasta reanudarse entre 800 y 500 millones de años atrás. Un tercer aumento entre 450 y 250 millones de años atrás nos llevó a los niveles modernos de oxígeno.
La idea del equipo de investigación era que los cambios en la subducción podrían haber influido en el oxígeno atmosférico al controlar cuánto carbono y azufre —ambos aman unirse al oxígeno— eran transportados al interior profundo. Cuando el manto está más caliente, el carbono y el azufre no llegan muy lejos con la roca subducida; se liberan en el manto superficial y pueden regresar pronto a través de volcanes, listos para capturar cualquier molécula de oxígeno audaz. Lo contrario es que una placa que se sumerge en un manto más frío retendrá más azufre y carbono.
En sitios donde la roca subducida encuentra su camino de regreso a la superficie, los minerales y la química sutil dentro de ellos nos hablan de las temperaturas y presiones que experimentaron. Al comparar estos datos, el equipo compiló una imagen amplia de la historia de la subducción. Si la hipótesis se sostiene, esperarías encontrar subducción de menor temperatura al mismo tiempo que aumentos de oxígeno atmosférico.
Los datos parecen coincidir. La subducción de menor temperatura aparece entre 2.200 y 1.800 millones de años atrás y luego, después de una pausa, domina durante los últimos 800 millones de años. Ese período anterior coincide con el Gran Evento de Oxigenación inicial; el período más reciente cubre el segundo y tercer salto de oxígeno. (El tiempo intermedio se conoce en geología como el "Aburrido Mil Millones" porque… no parece haber pasado mucho). Al ejecutar esta historia a través de un modelo químico básico, los investigadores encontraron que podían reproducir aproximadamente la línea de tiempo de la oxigenación.
El comienzo de la historia, dicen, podría ser el ensamblaje de un supercontinente temprano llamado Columbia. Con tierra sobre el nivel del mar, la erosión podría entregar suficientes nutrientes a los océanos para soportar una gran cantidad de cianobacterias fotosintéticas —visibles en rocas sedimentarias del fondo marino ricas en carbono orgánico. La ruptura de Columbia se alinea con los primeros signos de subducción de menor temperatura, lo que habría permitido que más carbono orgánico y carbonato fueran subducidos profundamente en el manto.
Luego vino el Aburrido Mil Millones, cuando incluso la convección del manto y el movimiento de las placas tectónicas parecen haber sido lentos. Pero después de eso, la formación y ruptura de Gondwana y Pangea nos movieron hacia un mapa de placas tectónicas.