NASA revela fecha en que el oxígeno se acabará en la Tierra: será antes de que desaparezca el agua

La búsqueda de vida más allá de nuestro planeta se centra, a menudo, en la detección remota de la firma química del oxígeno, el cual ha sido históricamente considerado el biomarcador por excelencia de una biósfera activa. Sin embargo, un estudio fundamental, financiado y respaldado por programas clave de la NASA, ha arrojado luz sobre el futuro a largo plazo de nuestro propio planeta, revelando que la atmósfera oxigenada de la Tierra tiene una vida útil limitada.

Expertos en astrofísica y biogeoquímica han proyectado el momento preciso en el que el oxígeno atmosférico colapsará abruptamente, devolviendo a la Tierra a un estado químico similar al que prevalecía hace miles de millones de años, en el Eón Arcaico. Este evento de desoxigenación masiva es una consecuencia inevitable de la evolución estelar y los flujos solares crecientes.

La investigación, titulada "La vida útil futura de la atmósfera oxigenada de la Tierra" (The future lifespan of Earth’s oxygenated atmosphere), fue publicada en la revista Nature Geoscience el 1 de marzo de 2021. Sus autores, el Dr. Kazumi Ozaki y el Dr. Christopher T. Reinhard, poseen una estrecha relación con la agenda astrobiológica de los Estados Unidos. El Dr. Ozaki y el Dr. Reinhard están afiliados al NASA Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) en Atlanta, GA. Además, el Dr. Reinhard es parte del Alternative Earths Team del NASA Astrobiology Institute.

Para determinar la longevidad de nuestra atmósfera, los investigadores emplearon un modelo combinado de biogeoquímica y clima. Este modelo se basó en un enfoque estocástico (Monte Carlo) para examinar la escala de tiempo probable de las condiciones atmosféricas ricas en oxígeno. Este enfoque es vital, teniendo en cuenta que permite a los científicos incorporar la incertidumbre asociada con una serie de parámetros clave biogeoquímicos, como los factores de temperatura que controlan la actividad de la biósfera marina y terrestre, la fertilización por CO₂ (dióxido de carbono) y la meteorización.

¿Cuánto falta para que el oxígeno se acabe en la Tierra?

Utilizando este riguroso enfoque estocástico, los autores del estudio han establecido una predicción clara sobre el destino de la habitabilidad superficial de la Tierra. El resultado principal del modelo es que la vida útil futura promedio de la atmósfera de la Tierra, con niveles de oxígeno superiores al 1% del Nivel Atmosférico Actual (PAL, por sus siglas en inglés), es de 1.08 ± 0.14 mil millones de años. Es decir, para el año 1.000.002.021 el oxígeno empezará a agotarse.

El evento que se proyecta no será gradual; el modelo anticipa una desoxigenación brusca. El oxígeno atmosférico caerá drásticamente a niveles que nos retrotraen a la era de la Tierra Arcaica. Es decir, la Tierra volverá a tener una atmósfera débilmente oxigenada o completamente anóxica, similar a la que precedió al Gran Evento de Oxidación de hace más de dos mil millones de años. Contrario a la creencia popular de que la habitabilidad de la Tierra finalizará con la pérdida masiva de agua superficial, el estudio apoyado por la NASA sugiere que el colapso del oxígeno será el evento terminal más probable y que ocurrirá antes.

La causa fundamental de la futura desoxigenación es el aumento de los flujos solares. Conforme el Sol evolucione y se haga más brillante y caliente, la radiación que incide sobre la Tierra aumentará. Este incremento en la insolación afectará profundamente el sistema climático y, crucialmente, los ciclos biogeoquímicos. El calentamiento global impulsado por el aumento de la luminosidad solar desencadenará la desestabilización del ciclo planetario de carbono-silicato. Este ciclo actúa como el termostato a largo plazo de la Tierra, regulando la temperatura superficial al controlar la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera.

A medida que las temperaturas suban, la meteorización de los silicatos (la reacción química que elimina el dióxido de carbono de la atmósfera) se acelerará, secuestrando carbono a un ritmo mayor para contrarrestar el calentamiento. Este proceso, aunque estabiliza la temperatura a corto plazo, tiene una consecuencia nefasta a largo plazo: agotará el CO₂ atmosférico.

Biósferas limitadas por dióxido de carbono

El estudio subraya que el ciclo planetario de carbonato-silicato tenderá a conducir a biosferas terminalmente limitadas por CO₂. El dióxido de carbono es un componente esencial para la vida fotosintética, tanto para las plantas terrestres como para los productores primarios marinos (fitoplancton). La caída de CO₂ por debajo de ciertos umbrales críticos, necesarios para el metabolismo de las plantas terrestres (aproximadamente 10 ppmv en algunas simulaciones) o para la producción primaria neta (NPP) en general, conducirá a un colapso de la biosfera. Cuando la biosfera colapse debido a la inanición de dióxido de carbono:

• Cesa la producción de oxígeno: la producción primaria neta (NPP) global disminuirá drásticamente, tanto en los océanos como en la tierra. La fuente principal de CO₂ en la atmósfera —la fotosíntesis— se detendrá.
• Mecanismos de consumo continúan: el consumo geológico de oxígeno, sin la renovación constante por parte de la vida, dominará la atmósfera.
• Desoxigenación rápida: la caída de CO₂ será rápida y catastrófica desde la perspectiva de la vida aeróbica.

Los resultados de las simulaciones sugieren una compleja interacción de factores. Por ejemplo, la vida útil futura del oxígeno atmosférico mostró ser en gran medida insensible a la incertidumbre en la meteorización terrestre debido a un equilibrio entre el impacto de la meteorización en los niveles de CO₂ atmosférico, el clima global y las respuestas de la biosfera.

El estudio de Ozaki y Reinhard enfatiza que la desoxigenación se desencadenará antes del inicio de las condiciones de "invernadero húmedo" (moist greenhouse conditions) en el sistema climático de la Tierra. Las condiciones de invernadero húmedo son aquellas en las que el vapor de agua comienza a ascender a la atmósfera superior (estratosfera) y es fotodisociado (roto por la radiación solar), lo que conduce a una pérdida extensa de agua superficial hacia el espacio.

El hecho de que la pérdida de oxígeno ocurra antes de la pérdida masiva de agua superficial es un hallazgo importante. Significa que la habitabilidad de la superficie, definida por la presencia de una biósfera rica en oxígeno, terminará antes de que el planeta pierda su océano.

ÁNGELA URREA PARRA
NOTICIAS CARACOL