La «paradoja del joven Sol débil», el misterio científico que venció a Carl Sagan

Vista del lago Kivu, donde se han realizado los experimentos - Wikicommons
La clave está en unas bacterias que producen hierro que, a su vez, alimenta a colonias de microorganismos que excretan metano, produciendo gases de efecto invernadero

Hace unos 4.000 millones de años, el Sol no brillaba igual que ahora: la luz de nuestro astro era un 30% menos intensa que en nuestros días. En teoría, este hecho habría provocado que el agua de los océanos de la Tierra se congelara, convirtiéndola en un lugar inhóspito. Sin embargo, los registros señalan que no fue así, y el agua líquida y, con ella, la vida, se abrieron camino a pesar de estas desapacibles condiciones. Esta es la « paradoja del joven Sol débil» que planteó el famoso astrónomo y presentador de la existosa serie «Cosmos» Carl Sagan junto con su colega George Mullen en 1972. Sagan murió sin poder resolver esta contradicción que muchos científicos han intentado explicar durante décadas. Ahora, un nuevo estudio publicado en « Science Advances» proporciona otra teoría de por qué no se congeló nuestro planeta.

Katharine Thompson, autora principal de la investigación y estudiante en el departamento de microbiología e inmunología de la Universidad de Columbia Británica, afirma que la solución a esta paradoja está en unas «simples» bacterias de las que sus descendientes aún viven en la Tierra. Estos microorganismos tienen características químicas y físicas especiales que, en ausencia total de oxígeno, les permiten convertir la energía de la luz solar en minerales de hierro oxidado y en biomasa celular. Y, de ahí, en gases de efecto invernadero que mantuvieron la temperatura terrestre para que hubiera agua líquida.

Los pequeños seres que expulsan hierro

En aquel momento situado en el periodo Arcaico, la etapa del Precámbrico comprendida entre hace 4.000 y 2.500 millones de años-, aquellos seres formaron los yacimientos de hierro mineral más grandes del mundo: las formaciones laminadas de hierro (BIF, por sus siglas en inglés) en los fondos oceánicos hace miles de millones de años. A partir de aquí, la biomasa provoca la producción del potente gas metano de efecto invernadero por otros microbios, propiciando un clima templado. Es decir, pudieron generar acumulaciones masivas de hierro que a su vez propiciaron las condiciones ambientales favorables para la vida bajo un Sol tenue.
«Utilizando técnicas geomicrobiológicas modernas, descubrimos que ciertas bacterias tienen superficies que les permiten expulsar minerales de hierro, lo que les deja exportar estos minerales al fondo marino para hacer depósitos de minerales», explica Thompson. El equipo utilizó la cepa KB01 de Chlorobium phaeoferrooxidans, una «tataranieta» de aquellas bacterias primigenias que poseen estas cualidades fotoferrotróficas. las encontraron en una columna de agua de la bahía de Kabuno, una subcuenca del lago Kivu, en la República Democrática del Congo.

Separadas de sus productos minerales oxidados, estas bacterias luego alimentan a otros microbios que producen metano. «Ese metano es lo que probablemente mantuvo caliente la atmósfera temprana de la Tierra, a pesar de que el Sol era mucho menos brillante que hoy», afirma la autora.
¿El fin de la paradoja?

El problema de esta teoría es que no existen registros fósiles de la biomasa celular producida durante la oxidación de hierro. Hasta ahora. «Hemos demostrado que los antepasados de estas bacterias pudieron participar en la formación de las BIF y que el exceso de biomasa no depositado en ellas se habría quedado en los sedimentos costeros, formando pizarras ricas en materiales orgánicos y alimentando la metanogénesis microbiana», añade el coautor Marc Llirós, investigador del Departamento de Genética y Microbiología de la Universidad Autónoma de Barcelona -que también participa en el estusio-, tal y como recoge la Agencia SINC.

Esta podría ser una posible explicación a la paradoja de Sagan, en la que la falta de luz mezlcada con la química atmosférica implicaría que la Tierra debería haberse congelado por completo. Y una Tierra congelada no habría soportado mucha vida.

Pero, en realidad, no es la primera vez que los investigadores intentan dar respuesta a la cuestión del creador de «Cosmos». En 1987, el científico atmosférico James Walker, de la Universidad de Michigan, ya propuso que una atmósfera rica en metano formada en relación con los depósitos de mineral de hierro a gran escala y la vida podría haberse dado en este periodo. Y hace casi una década, otro estudio publicado en «Science» apuntaba a que una niebla orgánica (compuesta de metano y nitrógeno) y espesa que envolvía la Tierra protegió la vida primordial de los efectos dañinos de la radiación ultravioleta al mismo tiempo que permitió que gases como el amoníaco se acumularan, causando el calentamiento de efecto invernadero y evitando que el planeta se congelara.

«El metano es la clave para que se ejecute este modelo climático, así que uno de nuestros objetivos ahora es precisar dónde y cómo se originó», explicaban desde el equipo que realizó la investigación publicada en 2010. ¿Quizá sea esta la respuesta?
P. Biosca

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