Habrían liberado fósforo de las rocas al agua de mar circundante
Comprender dónde y en qué cantidades han existido elementos esenciales para la vida en la superficie terrestre ayuda a explicar el origen y la evolución de la vida. El fósforo es uno de estos elementos, que forma la estructura del ADN, el ARN y las membranas celulares.
En la superficie terrestre, el fósforo se conserva principalmente en las rocas en forma de minerales de fosfato. Sin embargo, estos minerales de fosfato son generalmente insolubles. Por lo tanto, los científicos han tenido dificultades durante mucho tiempo para responder a la pregunta de bajo qué condiciones pudo haberse concentrado el fósforo en la Tierra primitiva.
Ahora, un equipo de investigación que incluye a Yuya Tsukamoto y Takeshi Kakegawa de la Universidad de Tohoku puede haber encontrado la respuesta. Por primera vez, han descubierto evidencia geoquímica y mineralógica de que la alteración hidrotermal submarina pudo haber sido una importante fuente de fósforo en la Tierra primitiva.
"Analizamos rocas basálticas del fondo marino de 3.455 millones de años de antigüedad en muestras de núcleos de perforación recuperados del Cratón de Pilbara, en Australia Occidental, y descubrimos que el fósforo se había lixiviado significativamente de las rocas alteradas hidrotermalmente en comparación con las rocas menos alteradas. Otros análisis mineralógicos indicaron que los minerales de fosfato se habían disuelto en rocas donde el fósforo se había agotado", explica Tsukamoto.
"En otras palabras, estos procesos hidrotermales podrían haber liberado fósforo de las rocas al agua de mar circundante, enriqueciendo los océanos primitivos con este nutriente esencial".
Imagen derecha: Imagen esquemática de este estudio "Comportamiento del fosfato durante la alteración hidrotermal submarina de rocas basálticas del fondo marino de Pilbara, Australia Occidental, con una edad de aproximadamente 3.455 Ga.". Crédito: Tsukamoto y Kakegawa et al.
El equipo identificó que esta importante disolución fue causada por dos tipos de fluidos hidrotermales: fluidos sulfídicos y de alta temperatura, y fluidos ligeramente ácidos a alcalinos y de temperatura relativamente baja. En particular, estos últimos fluidos son característicos del Arcaico, lo que refleja una atmósfera con altos niveles de CO₂ en ese momento.
Los cálculos indicaron que estos últimos fluidos podrían contener hasta 2 mM de fosfato, aproximadamente 1.000 veces más que las actuales concentraciones en el agua de mar. Además, los cálculos basados en los resultados analíticos del estudio sugirieron que el flujo anual de fósforo de los fluidos hidrotermales submarinos del Arcaico podría haber sido comparable al suministrado al océano moderno por la erosión continental.
"Es importante destacar que este estudio proporciona evidencia directa de que la actividad hidrotermal submarina lixivió fósforo de las rocas basálticas del fondo marino y cuantifica el flujo potencial de fósforo desde estos sistemas hidrotermales hacia el océano primitivo", agrega Tsukamoto.
"Nuestros hallazgos demuestran que los sistemas hidrotermales podrían haber suministrado localmente suficiente fósforo para sustentar los ecosistemas microbianos primitivos. Estos entornos podrían haber servido como cuna para la vida primitiva y desempeñado un importante papel en el origen y la evolución de la vida".
El estudio también destaca el posible impacto de los campos hidrotermales no solo en el fondo marino, sino también en entornos terrestres como las fuentes termales. Las futuras investigaciones sobre el comportamiento del fosfato en rocas hidrotermales alteradas a lo largo del tiempo revelarán cambios en los ciclos del fósforo en la Tierra primitiva.
Los hallazgos se publican en Geochimica et Cosmochimica Acta: Phosphate behavior during submarine hydrothermal alteration of ca. 3.455 Ga basaltic seafloor rocks from Pilbara, Western Australia
