El 'gas de la risa' pudo haber ayudado a la Tierra primitiva a mantenerse caliente

Un estudio dirigido por científicos del Instituto de Tecnología de Georgia (Georgia Tech) sugiere que el óxido nitroso (N2O) --conocido como 'gas de la risa' y por su uso como sedante en procedimientos dentales-- puede haber jugado un papel importante en el calentamiento de la Tierra hace más de 1.000 millones de años, cuando el Sol brillaba de manera más tenue que hoy en día.

Según la teoría de la geociencia, a pesar de la 'baja' actividad del astro, la Tierra se mantuvo caliente debido a un fuerte efecto de efecto invernadero. Durante décadas, los investigadores han buscado el equilibrio adecuado de los gases atmosféricos que pudieron haber mantenido cálida al planeta.

Para ello, el equipo de investigación llevó a cabo experimentos y modelado informático atmosférico que en detalle confirmó una hipótesis existente sobre la presencia de N2O, un poderoso gas de efecto invernadero, en la atmósfera antigua. La investigación establecida ya ha apuntado a altos niveles de dióxido de carbono (CO2) y metano, pero estos podrían no haber sido lo suficientemente abundantes como para mantener a la Tierra cálida sin la ayuda de N2O.

El estudio, publicado en 'Geobiology' por las investigadoras Jennifer Glass y Chloe Stanton, se centró en la mitad del Eón Proterozoico (entre 2.500 millones de años hasta hace 542 millones). En este periodo, la proliferación de la vida compleja todavía estaba a unos pocos cientos de millones de años, y el ritmo de la evolución del planeta fue probablemente lento.

"Las personas en nuestro campo a menudo se refieren a este capítulo intermedio en la historia de la Tierra, hace aproximadamente hace de 1.800 a 800 millones de años, como 'los mil millones de años aburridos', ya que clásicamente lo consideramos como un periodo muy estable", explica Stanton, primera autora del estudio.

No obstante, hubo muchos procesos importantes que afectaron a la química del océano y la atmósfera durante este tiempo, según indica la investigadora. La química en el océano Proterozoico medio estuvo muy influenciada por la abundancia de hierro ferroso soluble (Fe2 +) en aguas profundas libres de oxígeno.

"La química del océano era completamente diferente en aquel momento", señala por su parte Glass, investigadora principal del estudio. "Los océanos de hoy en día están bien oxigenados, por lo que el hierro se oxida rápidamente y queda fuera de la solución. El oxígeno era bajo en los océanos del Proterozoico, por lo que se llenaron de hierro ferroso, que es altamente reactivo", explica.

En experimentos de laboratorio, Stanton descubrió que el Fe2 + en agua de mar reaccionaba rápidamente con moléculas de nitrógeno, especialmente óxido nítrico, para producir óxido nitroso, en un proceso llamado quimiodenitrificación. Este óxido nitroso (N2O) puede burbujear en la atmósfera.

Cuando Stanton conectó los flujos más altos de óxido nitroso en el modelo atmosférico, los resultados mostraron que el óxido nitroso podría haber alcanzado diez veces los niveles actuales si las concentraciones de oxígeno en el Proterozoico medio fueran el 10% de los actuales. Este óxido nitroso superior habría proporcionado un impulso extra de calentamiento global bajo el débil sol joven.

RESPIRAR NO2 ANTES QUE OXÍGENO

Por otro lado, el trabajo sugiere que el óxido nitroso también podría haber sido el gas que llegaron a respirar formas antiguas de vida.

De hecho, en la actualidad algunos microbios pueden respirar óxido nitroso cuando el oxígeno es bajo. Existen muchas similitudes entre las enzimas que los microbios usan para respirar óxido nítrico (NO) y nitroso (NO2) y las enzimas utilizadas para respirar oxígeno. Estudios previos han sugerido que el oxígeno evolucionó de los dos anteriores, el NO y el NO2.

El modelo de Georgia Tech proporciona una fuente abundante de óxido nitroso en antiguos mares ricos en hierro para este escenario evolutivo. Y antes del Proterozoico, cuando el oxígeno era extremadamente bajo, los primeros microbios acuáticos ya podían estar respirando óxido nitroso, según se desprende del estudio.

"Es muy posible que la vida estuviera respirando 'gas de la risa' mucho antes de que comenzara a respirar oxígeno --apunta Glass--. La quimiodenitrificación podría haber suministrado microbios con una fuente constante de este gas".