Detección de oxígeno atmosférico antiguo con cromo oceánico

Encontrado en joyería, piezas de automóviles, pigmentos y reacciones químicas industriales, el cromo metálico y sus compuestos se emplean a menudo por su color, acabado y propiedades anticorrosivas y catalíticas. Actualmente, los geocientíficos y paleoceanógrafos del MIT y la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) están buscando agregar otro uso a esa lista: como una forma de examinar los cambios químicos en los océanos y la atmósfera de la Tierra antigua que se conservan en el paleoregistro del fondo marino.

Más específicamente, quieren reconstruir los niveles crecientes de oxígeno atmosférico, que comenzaron hace unos 2.400 millones de años, y su efecto en los mares. Dado que la biología y el medio ambiente están íntimamente entrelazados, esta información podría ayudar a esclarecer cómo evolucionaron la vida y el clima de la Tierra.

Si bien los investigadores han aplicado ampliamente el cromo como una herramienta para comprender el registro de rocas en torno a esta transición global, todavía están averiguando qué significan las diferentes señales químicas. Esto es especialmente cierto para evaluar los sedimentos oceánicos, que podrían revelar dónde y cuándo el oxígeno comenzó a penetrar y se estaba formando en los océanos. Sin embargo, los paleocientíficos han carecido en gran medida de una comprensión de cómo trazas de cromo interactúan mecánicamente y ciclan en los mares modernos y oxigenados, y mucho menos en los primeros océanos, un componente clave necesario para cualquier interpretación, hasta ahora.

Una investigación publicada recientemente en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias y dirigida por el estudiante graduado del Programa Conjunto de la Institución Oceanográfica MIT-Woods Hole, Tianyi Huang, investigó la promesa del metal traza como un paleoproxi para el oxígeno. Para esto, el equipo rastreó cómo circulaban los isótopos de cromo sensibles al oxígeno y cómo se oxidaban o reducían químicamente dentro de un parche de agua con deficiencia de oxígeno en el Océano Pacífico tropical, un análogo de los primeros mares anaeróbicos. Sus hallazgos ayudan a validar el rastreo de cromo como un instrumento confiable en la caja de herramientas de geología.

“La gente ha visto que los isótopos de cromo en los registros geológicos rastrean los niveles de oxígeno atmosférico. Pero, debido a que estás usando algo que está enterrado en los sedimentos para interpretar lo que está sucediendo en la atmósfera, hay un eslabón perdido en el medio, y ese es el océano ”, dice Huang. Además, “cómo esos ciclos del cromo podrían cambiar nuestras interpretaciones de los registros geológicos”.

“La evolución del oxígeno en la Tierra solo se conoce de manera burda, pero es crucial para el desarrollo y la supervivencia de la vida multicelular compleja”, dice Ed Boyle, profesor de geoquímica oceánica del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT (EAPS ); Director del Programa Conjunto MIT-WHOI; y coautor del estudio, junto con Simone Moos PhD ’18 de la Corporación Elementar. “Además, existe una preocupación constante por las últimas décadas de disminución de los niveles de oxígeno oceánico en el océano, y necesitamos herramientas para comprender mejor la dinámica del oxígeno del océano “.