Quan la Terra va començar a produir oxigen per a tothom

The New York TimesCada vegada que agafem aire passa una cosa extraordinària. "La gent no s'atura a pensar en l'oxigen pel sol fet que és pertot arreu i el respirem contínuament -comenta Donald E. Canfield, geoquímic de la Universitat del Sud de Dinamarca-, però tenim l'únic planeta de tots els coneguts on hi ha oxigen". El que resulta encara més sorprenent és que, al principi, l'atmosfera terrestre no en contenia gens. Van haver de passar milers de milions d'anys fins que n'hi va haver prou per mantenir vius animals com ara nosaltres.

Fa decennis que els científics malden per reconstruir l'origen de l'oxigen. Però encara falten dades fonamentals. Sense anar més lluny, durant les dues últimes setmanes, Canfield i els seus col·legues han publicat dos estudis, a Nature i a Proceedings of the National Academies of Sciences (PNAS), que demostren com la nostra atmosfera estranyament curulla d'oxigen és conseqüència d'una dansa complicada entre la geologia i la biologia.

Molècules atrapades

Per estudiar l'atmosfera antiga, els geoquímics examinen les empremtes químiques que han quedat a les roques. Algunes contenen molècules que només poden haver-se format en presència d'oxigen. Com més molècules d'aquest tipus troben els geoquímics en una roca, més oxigen hi havia d'haver a l'atmosfera en el moment de la seva formació. En analitzar les roques més antigues de la Terra, però, no troben cap traça d'oxigen a l'atmosfera. Ans al contrari, segons la seva investigació, l'aire primordial de la Terra estava format majoritàriament de diòxid de carboni, metà i nitrogen.

Els rajos del sol van generar una certa quantitat d'oxigen lliure en separar-lo del diòxid de carboni i d'altres molècules. Tot i això, l'oxigen desapareixia gairebé tan bon punt es formava. La seva desaparició era deguda al fet que l'oxigen és un element molt sociable i estableix vincles amb una gran quantitat de molècules. Així doncs, tant podia enllaçar-se amb el ferro de les roques, fent que s'oxidessin, o unir-se amb l'hidrogen expulsat pels volcans per formar peròxid d'hidrogen i altres compostos. Dit d'una altra manera, en els seus primers temps, el nostre planeta era una gran aspiradora d'oxigen.

Benvingut oxigen

Això va canviar fa uns 3.000 milions d'anys. Canfield i els seus col·legues han analitzat les empremtes d'oxigen presents en roques d'aquell període. Estimen que aleshores l'atmosfera només contenia un 0,03% dels nivells actuals d'oxigen. Pot semblar que no sigui gaire, però va suposar un canvi dràstic en la química de la Terra.

Els rajos solars per si sols no van poder generar tot aquell oxigen a l'atmosfera. Només ho podia haver fet la vida. Fa 3.000 milions d'anys, alguns microbis van desenvolupar la capacitat de fer la fotosíntesi. Surant a la superfície dels oceans, feien servir l'energia dels rajos solars per créixer. Es nodrien de diòxid de carboni i aigua, i expulsaven oxigen com a residu. Gran part d'aquest oxigen emès per aquests microbis fotosintètics era absorbit per la Terra, i tan sols una petita fracció es quedava a l'aire. Així doncs, durant els centenars de milions d'anys següents, l'oxigen va continuar sent força escàs.

Durant aquest temps, el procés d'absorció de la Terra es va anar afeblint. El planeta es va anar refredant, de manera que els seus volcans propel·lien menys hidrogen que absorbís l'oxigen de l'atmosfera. Canfield assenyala que aquest afebliment de l'absorció va ocasionar un augment sobtat dels nivells d'oxigen. Els geoquímics perceben l'increment d'oxigen en roques de fa uns 2.300 milions d'anys. "La Terra es va asserenar prou perquè la balança s'inclinés a favor de l'oxigen", explica.

Explosió de vida

És possible que aquest boom de l'oxigen atiés el foc de la vida. L'oxigen addicional present a l'atmosfera va atacar les roques exposades a l'aire, alliberant fòsfor i ferro, que, en anar a parar als oceans, van servir de fertilitzant. Els microbis van prosperar encara més, emetent més oxigen a l'atmosfera. En aquells moments n'hi havia tant que penetrava als oceans fins a una profunditat de 300 metres. Canfield especula que era tan abundant com en l'actualitat, almenys durant un temps.

Però aquest mateix auge va ocasionar el col·lapse. Els microbis es dipositaven al fons marí, formant roques riques en carboni. Més endavant, les roques s'elevaven, emergien i passaven a terra ferma, de manera que podien reaccionar amb l'oxigen, absorbint-lo de l'atmosfera. Altrament dit: la mateixa vida va reactivar el procés d'absorció d'oxigen de la Terra. Fa 2.000 milions d'anys, doncs, els nivells d'oxigen es van reduir fins un 0,01% respecte als actuals.

L'estira-i-arronsa de l'oxigen ha estat continu. Quan van aparèixer les plantes van començar a emmagatzemar quantitats ingents de carboni en els seus teixits, reduint la quantitat de carboni que quedava lliure per reaccionar amb l'oxigen i absorbir-lo de l'atmosfera. Fa 300 milions d'anys, l'oxigen havia assolit nivells molt elevats a l'atmosfera, fins a un 50% més del que hi ha en l'actualitat. Però a mesura que els continents es desplaçaven pel planeta, la geografia va acabar afavorint el sorgiment de deserts. Es va reduir la superfície forestal i els nivells d'oxigen van disminuir. Com més descobreix Canfield sobre aquesta història tumultuosa, menys certeses té pel que fa al futur. ¿Continuarà la Terra oferint oxigen amb la mateixa generositat que avui dia, o se'n tornaran a reduir els nivells? "No tinc gaire clar que disposem d'una bona predicció - adverteix Canfield-, depèn en gran part dels capricis de la geografia".