¿Qué está ocurriendo con los niveles del oxígeno atmosférico de la Tierra?

Los niveles del oxígeno atmosférico han disminuido en el último millón de años, aunque no lo suficiente como para desencadenar ningún problema importante para la vida en la Tierra.

La investigación detrás de este nuevo hallazgo podría ayudar a arrojar luz sobre lo qué controla los niveles de oxígeno atmosférico durante largos períodos de tiempo, según los investigadores.

Los niveles de oxígeno atmosférico están fundamentalmente vinculados a la evolución de la vida en la Tierra, así como los cambios en los ciclos geoquímicos relacionados con las variaciones climáticas. Los científicos han buscado durante mucho tiempo para reconstruir los niveles de oxígeno atmosférico y ver como fluctuaron en el pasado, y lo que podría controlar estos cambios.

Sin embargo, los modelos de los niveles de oxígeno atmosférico pasados a menudo están marcadamente en desacuerdo, y pueden diferir mucho uno de otros. Ni siquiera se sabe si los niveles de oxígeno atmosférico variaron o se han mantenido estables en pasado millón de años.

"No hubo consenso sobre si el ciclo de oxígeno antes de que la humanidad comenzara la quema de combustibles fósiles estaba dentro o fuera del equilibrio y, en caso afirmativo, si estaba aumentando o disminuyendo", dijo el autor del estudio Daniel Stolper, geoquímico de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.

En el nuevo estudio, los investigadores calcularon los niveles de oxígeno atmosférico en el pasado examinado el aire atrapado en el interior de las antiguas muestras de hielo polar. Específicamente, observaron muestras de Groenlandia y la Antártida.

Las nuevas estimaciones sugieren que los niveles de oxígeno atmosférico han caído un 0,7 por ciento en los últimos 800.000 años. Los científicos concluyeron que los sumideros de oxígeno, que los procesos que eliminan el oxígeno del aire, fueron alrededor de 1,7 por ciento más grande que las fuentes de oxígeno durante este tiempo.

A pesar de que la caída en los niveles de oxígeno atmosférico puede sonar alarmante, la disminución que los investigadores encontraron "es trivial en lo que se refiere a los ecosistemas," dijo Stolper. "Para ponerlo en perspectiva, la presión en la atmósfera disminuye con la elevación. Un 0,7 por ciento de disminución en la presión atmosférica de oxígeno se produce a unos 100 metros sobre el nivel del mar, es decir, sobre el piso 30 de un edificio alto”.

Existen dos hipótesis que pueden ayudar a explicar esta disminución de oxígeno durante el pasado millón de años, dijo Stolper.

"Lo primero es que las tasas globales de erosión pueden haber aumentado en los últimos pocos millones de años debido, entre otras cosas, al crecimiento de los glaciares, glaciares muelen la roca, lo que aumenta las tasas de erosión", dijo Stolper.

El aumento de las tasas de erosión ha expuesto más pirita y carbono orgánico a la atmósfera. La pirita es más conocida como el oro de los tontos, y el carbono orgánico se compone de los restos de organismos, en su mayoría plantas terrestres y acuáticas de microorganismos fotosintéticos como las algas. Las investigaciones anteriores hallaron que ambos, la pirita y el carbono orgánico, pueden reaccionar con el oxígeno y lo eliminan de la atmósfera.

"Por otra parte, cuando el océano se enfría, que lo ha hecho durante los últimos 15 millones de años, antes de la quema de los combustibles fósiles, la solubilidad del oxígeno en el océano aumenta. Es decir, que los océanos pueden almacenar más oxígeno a temperaturas más frías para una concentración dada de oxígeno en la atmósfera ", dijo Stolper. Los microbios dependientes del oxigeno en el océano y en los sedimentos pueden entonces convertirse en más activos y consumir este oxígeno, dejando menos del elemento en la atmósfera, añadió.

La investigación futura puede identificar qué procesos geológicos son consistentes con estos resultados "y así ayudar a identificar los principales procesos que controlan los niveles de oxígeno atmosférico" dijo Stolper.

Estos resultados también revelan lo que podría ser una extraña contradicción, ya que podría suponer que los niveles de dióxido de carbono atmosférico deberían elevarse mientras los niveles de oxígeno caen.

Sin embargo, la investigación anterior ha encontrado que los niveles atmosféricos de dióxido de carbono no han cambiado, en promedio, en los últimos 800.000 años (salvo en las últimas décadas). A primera vista, estos dos conjuntos de observaciones, de ambos gases atrapados en el hielo, son paradójicos.

Una forma de salir de este dilema es un concepto que bien conocido, pero está relativamente sin probar que sugiere "que en escalas de tiempo más largas de unos cien mil años, el dióxido de carbono atmosférico y la temperatura de la Tierra se regulan a través de la 'termostato de la intemperie de los silicatos'", dijo Higgins.

Básicamente, el aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico aumentará las tasas a las que se desgastan las rocas volcánicas y sus componentes en los mares, quedando atrapado el CO2 atmosférico en los minerales del océano. Esto significa que "puede haber un cambio en el oxígeno atmosférico sin cambios observables en el dióxido de carbono promedio", dijo Higgins. "Es importante destacar que este 'termostato de la intemperie de los silicatos' es una razón por la Tierra se cree que han permanecido habitable para los miles de millones de años a pesar de los cambios en la luminosidad solar."

Los científicos detallaron sus hallazgos en la revista Science.

Referencia

A Pleistocene ice core record of atmospheric O2 concentrations. D. A. Stolper, M. L. Bender, G. B. Dreyfus, Y. Yan, J. A. Higgins.

Science 23 Sep 2016:

Vol. 353, Issue 6306, pp. 1427-1430