Cómo un débil pulso magnético pudo haber iniciado la evolución hace 600 millones de años

La evidencia sugiere que un campo magnético débil hace millones de años puede haber impulsado la proliferación de la vida.

El Período Ediacara, que dura desde hace aproximadamente 635 a 541 millones de años, fue un período crucial en la historia de la Tierra. Marcó una era transformadora durante la cual surgieron organismos multicelulares complejos, preparando el escenario para la explosión de la vida.

Pero, ¿cómo se desarrolló esta ola de vida y qué factores en la Tierra podrían haber contribuido a ella?

Investigadores de la Universidad de Rochester han descubierto pruebas convincentes de que el campo magnético de la Tierra se encontraba en un estado muy inusual cuando los animales macroscópicos del período Ediacara se diversificaron y prosperaron. Su estudio, publicado en Naturaleza Comunicaciones Tierra y medio ambienteplantea la cuestión de si estas fluctuaciones en el antiguo campo magnético de la Tierra condujeron a cambios en los niveles de oxígeno que pueden haber sido cruciales para la proliferación de formas de vida hace millones de años.

Investigadores de la Universidad de Rochester estudiaron el campo magnético de la Tierra durante el período transformador de Ediacara, que se desarrolló hace aproximadamente 635 a 541 millones de años. La investigación plantea dudas sobre los factores que pueden haber impulsado la aparición de organismos multicelulares complejos, como la fauna de Ediacara, notable por su similitud con los primeros animales. Crédito: Ilustración de la Universidad de Rochester / Michael Osadciw

Según John Tarduno, profesor William Kenan, Jr. en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente, una de las formas de vida más extraordinarias durante el período de Ediacara fue la fauna de Ediacara. Se destacaban por su parecido con los primeros animales: algunos incluso alcanzaban más de un metro de tamaño y eran móviles, lo que indica que probablemente necesitaban más oxígeno que las formas de vida anteriores.

“Las ideas anteriores sobre la aparición de la espectacular fauna de Ediacara incluían factores genéticos o ecológicos, pero la proximidad con el campo geomagnético ultrabajo nos motivó a revisar las cuestiones ambientales y, en particular, la oxigenación atmosférica y oceánica”, dice Tarduno. , quien también es Decano de Investigación de la Facultad de Artes y Ciencias y de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.

Los misterios magnéticos de la Tierra

A unas 1.800 millas debajo de nosotros, el hierro líquido se agita en el núcleo externo de la Tierra, creando el campo magnético protector del planeta. Aunque invisible, el campo magnético es esencial para la vida en la Tierra porque protege al planeta del viento solar o de la radiación que fluye del sol. Pero el campo magnético de la Tierra no siempre fue tan fuerte como lo es hoy.

Los investigadores propusieron que un campo magnético inusualmente bajo podría haber contribuido al surgimiento de la vida animal. Sin embargo, ha sido difícil examinar el vínculo debido a los datos limitados sobre la intensidad del campo magnético durante este período.

Impresión fósil de Dickinsonia, un ejemplo de la fauna de Ediacara, encontrada en lo que hoy es Australia. Crédito: Shuhai Xiao, Virginia Tech

Tarduno y su equipo utilizaron estrategias y técnicas innovadoras para examinar la intensidad del campo magnético mediante el estudio del magnetismo incrustado en los antiguos cristales de feldespato y piroxeno de la roca anortosita. Los cristales contienen partículas magnéticas que preservan la magnetización desde el momento en que se formaron los minerales. Al datar las rocas, los investigadores pueden construir una línea de tiempo del desarrollo del campo magnético de la Tierra.

Aprovechar herramientas de vanguardia, incluido un CO₂ láser y el magnetómetro del Dispositivo de Interferencia Cuántica Superconductora (SQUID) del laboratorio, el equipo analizó con precisión los cristales y el magnetismo contenido en ellos.

Un campo magnético débil

Sus datos indican que el campo magnético de la Tierra durante el período de Ediacara era el campo más débil conocido hasta ahora (hasta 30 veces más débil que el campo magnético actual) y que la intensidad del campo ultrabajo duró al menos 26 millones de años.

Un campo magnético débil facilita que las partículas cargadas del sol eliminen átomos ligeros como el hidrógeno de la atmósfera, enviándolos a huir al espacio. Si la pérdida de hidrógeno es significativa, es posible que quede más oxígeno en la atmósfera en lugar de reaccionar con el hidrógeno para formar vapor de agua. Estas reacciones pueden provocar una acumulación de oxígeno con el tiempo.

Impresión fósil de Fractofusus, un ejemplo de la fauna de Ediacara, encontrada en lo que hoy es Terranova, con un centavo canadiense cerca para escalar. Crédito: Shuhai Xiao, Virginia Tech

La investigación realizada por Tarduno y su equipo sugiere que durante el período Ediacárico, el campo magnético ultradébil provocó una pérdida de hidrógeno durante al menos decenas de millones de años. Esta pérdida puede haber provocado una mayor oxigenación de la atmósfera y la superficie del océano, permitiendo que emergieran formas de vida más avanzadas.

Tarduno y su equipo de investigación ya habían descubierto que el campo geomagnético había recuperado fuerza durante el período Cámbrico posterior, cuando la mayoría de los grupos de animales comenzaron a aparecer en el registro fósil, y el campo magnético protector se había restablecido, permitiendo que la vida prosperara. .

«Si el campo extraordinariamente débil hubiera permanecido después del Ediacara, la Tierra podría haber tenido un aspecto muy diferente del planeta rico en agua que es hoy: la pérdida de agua podría haber secado gradualmente la Tierra», dice Tarduno.

Dinámica fundamental y evolución.

El trabajo sugiere que comprender el interior de los planetas es crucial para contemplar el potencial de vida más allá de la Tierra.

«Es fascinante pensar que los procesos en el núcleo de la Tierra pueden, en última instancia, estar relacionados con la evolución», dice Tarduno. «Mientras pensamos en la posibilidad de que haya vida en otros lugares, también debemos considerar cómo se forman y desarrollan los interiores de los planetas».

Para obtener más información sobre esta investigación, consulte Cómo el débil campo magnético de la Tierra ayudó al surgimiento de vida compleja.

Referencia: “El casi colapso del campo geomagnético puede haber contribuido a la oxigenación atmosférica y la radiación animal en el período de Ediacara” por Wentao Huang, John A. Tarduno, Tinghong Zhou, Mauricio Ibañez-Mejia, Laércio Dal Olmo-Barbosa, Edinei Koester, Eric G. Blackman, Aleksey V. Smirnov, Gabriel Ahrendt, Rory D. Cottrell, Kenneth P. Kodama, Richard K. Bono, David G. Sibeck, Yong-Xiang Li, Francis Nimmo, Shuhai Xiao y Michael K. Watkeys, 2 mayo de 2024, Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente.
DOI: 10.1038/s43247-024-01360-4

Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.