Una catástrofe de oxígeno (revolución de oxígeno) es un cambio global en la composición de la atmósfera terrestre que ocurrió al comienzo del Proterozoico durante el período sideriano hace unos 2450 millones de años. El resultado de la catástrofe del oxígeno fue la aparición de oxígeno libre en la composición de la atmósfera y un cambio en el carácter general de la atmósfera de reductora a oxidante . La suposición de una catástrofe de oxígeno se hizo sobre la base de un cambio brusco en la naturaleza de la sedimentación.
Actualmente se desconoce la composición exacta de la atmósfera primaria de la Tierra ; sin embargo, por regla general, los científicos creen que se formó como resultado de la desgasificación del manto y que tenía una naturaleza restauradora. Su base era dióxido de carbono , sulfuro de hidrógeno , amoníaco , metano . Esto se evidencia por:
La única fuente importante de oxígeno molecular es la biosfera , más precisamente, los organismos fotosintéticos. La fotosíntesis , aparentemente, apareció en los albores de la existencia de la biosfera (hace 3700-3800 millones de años), pero las arqueas y la mayoría de los grupos de bacterias practicaban la fotosíntesis anoxigénica , en la que no se produce oxígeno.
La fotosíntesis de oxígeno surgió en las cianobacterias hace 2700-2800 millones de años [1] . El oxígeno liberado se gastó casi de inmediato en la oxidación de rocas, compuestos disueltos y gases de la atmósfera. Se creó una alta concentración solo localmente dentro de las alfombras bacterianas (las llamadas "bolsas de oxígeno"). Después de que las rocas superficiales y los gases de la atmósfera se oxidaron, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera en forma libre.
Dado que la gran mayoría de los organismos de esa época eran anaeróbicos , incapaces de existir en concentraciones significativas de oxígeno, se produjo un cambio global de comunidades: las comunidades anaeróbicas fueron reemplazadas por otras aeróbicas , antes limitadas solo a "bolsas de oxígeno"; las comunidades anaeróbicas, por el contrario, fueron empujadas a "bolsillos anaeróbicos" (hablando en sentido figurado, "la biosfera al revés"). Posteriormente, la presencia de oxígeno molecular en la atmósfera condujo a la formación de una pantalla de ozono , que expandió significativamente los límites de la biosfera y condujo a la propagación de una respiración de oxígeno más favorable desde el punto de vista energético (en comparación con la anaeróbica).
Como resultado de los cambios en la composición química de la atmósfera después de la catástrofe del oxígeno, su actividad química cambió, se formó la capa de ozono y el efecto invernadero disminuyó drásticamente . Como consecuencia, el planeta entró en la era de la glaciación huroniana .
En octubre de 2015, geoquímicos de la Universidad de Wisconsin - Madison , basándose en un estudio de una muestra de jaspe de Sudáfrica , fechada entre 3400 y 3230 millones de años, propusieron una suposición sobre el comienzo de una catástrofe de oxígeno 830 millones de años antes [2] [3] .
En la actualidad, el propio fenómeno de una catástrofe del oxígeno (que consiste en que se ha iniciado la actividad de los organismos fotosintéticos , la acumulación de oxígeno asociada a ésta y la transformación de las condiciones en la superficie del planeta de reducción a oxidación) se está viendo gravemente afectado. criticado Se ha establecido que los organismos productores de oxígeno fotosintéticos aparecieron a principios del Arcaico , pero el oxígeno libre en la atmósfera de la Tierra a finales del Arcaico y el Proterozoico apareció debido a cambios en la naturaleza del vulcanismo terrestre , y esto fue un proceso gradual y extenso en el tiempo, pero de ninguna manera un evento de una sola vez. La acumulación de carbono orgánico, que refleja la actividad vital de los antiguos organismos fotosintéticos, en el Arcaico tuvo lugar casi al mismo nivel que en épocas geológicas posteriores. Pero el oxígeno formado a lo largo del Arcaico no se acumuló en la atmósfera, sino que se consumió rápidamente por la oxidación de algunas sustancias. Estas sustancias eran probablemente gases volcánicos ( sulfuro de hidrógeno , dióxido de azufre , metano e hidrógeno ) y compuestos ferrosos (Fe 2+ ). Los cambios en la naturaleza del vulcanismo al final de la era Arcaica, asociados con la formación y estabilización de las placas continentales , redujeron el flujo de estos gases hacia la atmósfera de la Tierra antigua y, finalmente, el oxígeno comenzó a acumularse. Pero durante la mayor parte del Proterozoico que siguió al Arcaico , el nivel de oxígeno en la atmósfera terrestre no aumentó y, en general, permaneció bajo, incluso se observaron períodos de su disminución. Y solo a fines del Proterozoico, por razones desconocidas, se produjo el segundo salto de oxígeno, al que se asocia la aparición de organismos pluricelulares . Según una versión, un nuevo aumento en el contenido de oxígeno en la biosfera al final de la era Proterozoica se debió a que los organismos planctónicos que habitan la hidrosfera adquirieron la capacidad de precipitar la materia orgánica formada durante la muerte de los organismos vivos a partir de la columna de agua al fondo (el llamado transporte de gránulos), sacándolo así del ciclo biológico. Por lo tanto, una parte importante del oxígeno que se gastó en la oxidación de la materia orgánica muerta a dióxido de carbono y agua se liberó y, como resultado, el oxígeno comenzó a acumularse.
Todo esto en conjunto sugiere que el "Gran Evento de Oxígeno" debe considerarse como un proceso muy prolongado en el tiempo, que duró al menos 1.500 millones de años, que tuvo dos saltos pronunciados (hace unos 2.500 millones y 0.8-0.900 millones de años) y al menos una gota (hace unos 2.100 millones de años) en el oxígeno atmosférico. Y todos estos eventos fueron predominantemente el resultado de cambios en los procesos volcánicos y las relaciones geoquímicas, en lugar de cambios en la actividad biológica y el metabolismo.
Una característica interesante de los saltos de oxígeno son las glaciaciones globales que les siguieron ( la glaciación Huronian y Cryogenium ). Se supone que la glaciación de Huron fue causada por una disminución en el contenido de metano en la atmósfera debido a una disminución en sus emisiones de la actividad volcánica en el contexto de su oxidación adicional por el oxígeno que apareció en la atmósfera. El inicio de la criogenia fue causado, como era de esperar, por el colapso del antiguo supercontinente Rodinia , lo que provocó una caída en el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera (durante la descomposición, se produjeron derrames masivos de basalto a lo largo de los bordes de las fallas) . que enlaza químicamente el dióxido de carbono atmosférico). La disminución en la concentración de gases de efecto invernadero provocada por esto llevó a enfriamientos globales de la Tierra de varias escalas y duraciones [4] [5] [6] [7] .
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