Investigación sugiere que rocas de 3.500 millones de años no contienen signos de vida
La región de Pilbara en Australia Occidental alberga una de las piezas supervivientes más antiguas de la corteza terrestre, que no ha cambiado geológicamente desde su creación hace unos 3.500 millones de años.
Aquí se han encontrado algunos de los signos de vida más antiguos, en el área del Polo Norte al oeste de la ciudad de Marble Bar, en rocas negras compuestas de cuarzo de grano fino llamado pedernal.
Algunas características en el llamado "pedernal de Apex" se han identificado como restos fosilizados de microbios muy parecidos a las bacterias que aún sobreviven hoy. Sin embargo, los científicos han debatido el verdadero origen de estas características desde que se descubrieron hace 30 años.
En una nueva investigación de científicos de la Universidad de Australia Occidental muestra que los compuestos ricos en carbono que también se encuentran en el pedernal pueden haber sido producidos por procesos no biológicos. Esto sugiere que los supuestos "fósiles" no son restos de formas de vida tempranas, sino residuos de procesos químicos y geológicos.
Los polémicos fósiles de Pilbara
En 1993, el paleobiólogo estadounidense William Schopf descubrió filamentos ricos en carbono en afloramientos del sílex Apex de 3.450 millones de años. Los interpretó como los restos carbonizados de microbios fosilizados similares a las cianobacterias, que fueron los primeros organismos productores de oxígeno de la Tierra y todavía abundan en la actualidad.
Imagen derecha: Las vetas de pedernal negro encontradas en Pilbara abren una ventana a la Tierra como era hace 3.500 millones de años. Crédito: Birger Rasmussen
La existencia de cianobacterias fosilizadas en rocas tan antiguas implicaría que la vida ya estaba bombeando oxígeno al aire más de mil millones de años antes de que la atmósfera de la Tierra se volviera rica en oxígeno.
Una pieza clave de evidencia a favor de la vida fue la asociación de compuestos orgánicos con los fósiles antiguos. Esto se debe a que las células vivas están formadas por grandes moléculas orgánicas, que comprenden principalmente carbono, así como hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y otros elementos.
En 2002, la interpretación de Schopf fue cuestionada por el paleobiólogo inglés Martin Brasier y su equipo. Mostraron que los "fósiles" mostraban una variedad de formas y tamaños poco característicos de las cianobacterias y, de hecho, inconsistentes con la vida microbiana. Además, también mostraron que los pedernales negros con fósiles no eran lechos horizontales depositados en el lecho marino, sino venas en ángulo que cortaban las capas subyacentes de roca.
Los pedernales que contenían fósiles parecían haberse formado a altas temperaturas durante la actividad volcánica. Brasier argumentó que este entorno era hostil a la vida y que los "fósiles" se formaron, de hecho, a partir de impurezas de grafito en la roca. También especularon que el carbono asociado con los "fósiles" puede que ni siquiera sea de origen biológico.
Siguió un animado debate, y ha continuado desde entonces.
Imagen derecha: Diminutas estructuras como estas, que se encuentran en el antiguo pedernal negro, se han interpretado como bacterias fosilizadas. Crédito: Brasier et al.
¿Microbios o fluidos calientes?
Para tratar de determinar de dónde procedían los depósitos ricos en carbono en las vetas de pedernal negro, los científicos las observaron muy de cerca con un microscopio electrónico de gran aumento.
Descubrieron que no procedía de bacterias fosilizadas. La sustancia similar al petróleo se presenta como residuos en fracturas y como gotas petrificadas, que previamente se confundieron con fósiles antiguos.
Las texturas en las vetas de pedernal negro indican que se formaron cuando los fluidos calientes ricos en sílice y carbono se movieron a través de las grietas en los flujos de lava debajo de los respiraderos en el lecho marino similares a los modernos respiraderos "fumarolas negras". Al acercarse al lecho marino, los fluidos calientes se infiltraron en capas de sedimento volcánico, reemplazándolo con sílex negro.
Si el carbono provino de un fluido tan caliente, esto respalda los hallazgos de que los filamentos ricos en carbono en el pedernal de Apex no son fósiles. Sin embargo, también plantea una nueva pregunta.
Por lo general, los compuestos orgánicos como el petróleo y el gas, que se denominan "combustibles fósiles" porque se forman a partir de los restos muertos de algas, bacterias y plantas, se generan cuando estos restos se entierran y se calientan a temperaturas superiores a 65℃. Las reacciones químicas liberan compuestos orgánicos, que pueden acumularse para formar yacimientos de petróleo y gas.
Sin embargo, los sedimentos del área del Polo Norte son muy delgados (menos de 50 m de espesor), pobres en moléculas orgánicas y se encuentran entre kilómetros de flujos de lava. Entonces, ¿Cómo se formaron los compuestos orgánicos en ese entorno?
Imagen: Es posible que se hayan formado vetas de pedernal negro cuando el agua entró en contacto con la lava en los respiraderos del fondo marino. Crédito: NOAA
Respiraderos del fondo marino en la Tierra primitiva
Se sugiere una posible vía alternativa a partir de la evidencia experimental y la investigación sobre meteoritos marcianos. En ausencia de fuentes biológicas tradicionales, algunas de las moléculas orgánicas en las vetas de pedernal podrían haberse formado por procesos no biológicos.
Por ejemplo, cuando el agua caliente circula a través de la lava u otra roca ígnea, el agua y el dióxido de carbono pueden reaccionar con las superficies minerales para formar compuestos orgánicos. Se han propuesto reacciones similares para explicar la presencia de moléculas orgánicas en los meteoritos marcianos y en algunas rocas ígneas de la Tierra.
Por lo tanto, el carbono en los pedernales negros del interior de Pilbara puede representar reliquias de compuestos orgánicos que se produjeron por reacciones entre el agua y la roca. De hecho, en los primeros respiraderos del fondo marino de la Tierra pueden haber creado más compuestos orgánicos que los procesos biológicos, lo que dificulta distinguir entre auténticos fósiles que contienen carbono y residuos bituminosos.
Si bien se está realizando más trabajo, los primeros resultados sugieren que la vida apenas sobrevivía hace 3.500 millones de años, luchando por establecerse en un entorno inhóspito. Entonces, el mundo fue sacudido por erupciones volcánicas periódicas que cubrieron la superficie de la Tierra con lava y se bañaron en una fuerte radiación solar que fluía a través de una atmósfera sin una capa protectora de ozono.
Mirando más atrás en el tiempo, los pedernales negros ofrecen una visión de un planeta sin vida. Las reacciones entre el agua y la roca en los respiraderos del fondo marino produjeron un cóctel de compuestos orgánicos, que tal vez proporcionaron las materias primas para el ensamblaje de las primeras células vivas.
La investigación ha sido publicada en Science Advances: Organic carbon generation in 3.5-billion-year-old basalt-hosted seafloor hydrothermal vent systems
