Nitrógeno, indispensable para la vida en la Tierra

CALIFORNIA, ESTADOS UNIDOS.-El nitrógeno actualmente almacenado en la corteza y manto planetario pudo haber evitado que la Tierra se congelara en sus primeros años, sugieren científicos. El estudio respalda la idea de que, en términos de escala de tiempo geológico, la presión atmosférica ayuda a regular el clima y habitabilidad de planetas similares a la Tierra.

Cuando la Tierra nació hace más o menos cuatro mil 500 millones de años, el Sol era mucho más débil que ahora. Hace dos mil años el todavía floreciente planeta recibía únicamente alrededor del 80% del calor solar actual.

Esto ha sido suficiente para respaldar la evolución de la vida; pero si el equilibrio calorífico general de la joven Tierra era más o menos similar al actual, la pérdida de calor hubiera ocasionado que la mayoría del planeta se congelara profundamente. Por qué no sucedió esto es un antiguo misterio conocido como la "paradoja del joven Sol débil".

Ninguna de las soluciones previamente propuestas, incluyendo altas concentraciones de amoniaco y abundante dióxido de carbono, bastan para resolver la paradoja. Actualmente Colin Goldblatt, miembro del Centro de Investigación Ames de la NASA (ubicado en Moffett Field, California) con estudios de posdoctorado, sugiere junto con sus colegas que el nitrógeno pudo haber sido el responsable.

El equipo examinó isótopos de nitrógeno en rocas y sedimento. El nitrógeno que solía formar parte de la atmósfera tiene distinta característica isotópica que el que siempre ha estado enterrado. Descubrieron que desde la Era Arcaica, hace más o menos dos mil 500 a tres mil 800 millones de años, gran cantidad de nitrógeno de origen atmosférico ha sido secuestrada biológicamente en rocas y sedimentos.

Utilizando su información, calculan que la corteza y manto de la Tierra guardan casi el doble del nitrógeno que actualmente se encuentra en el aire. La presión adicional de todo ese gas excedente pudo haber conservado la Tierra, en sus primeros años, lo suficientemente caliente como para escapar de la glaciación extrema, según informa el equipo de investigadores en Nature Geoscience "Nuestra inspiración fue Venus", dice Goldblatt. El planeta vecino de la Tierra con relación al Sol, que tiene un extremo clima de invernadero, tiene mucho más nitrógeno en su atmósfera que la tierra.

Contenido bajo presión. El nitrógeno, que constituye más o menos 75 por ciento del aire que respiramos, no es en sí mismo un gas de efecto de invernadero. Pero cantidades más elevadas de nitrógeno en el aire también provocan mayor presión atmosférica.Esto incrementa la cantidad de calor absorbida por la atmósfera inferior luego que los rayos del sol son reflejados por la superficie de la tierra.

Este mecanismo, conocido como "ampliación depresión", amplifica los efectos de invernadero naturales del dióxido de carbono, vapor de agua y otros gases."Este es un gran experimento de pensamiento vinculado a un riguroso análisis del ciclo de nitrógeno", dice Timothy Lyons, bioquímico de la Universidad de California, en Riverside, quien no formó parte de la investigación."La idea básica - que el nitrógeno se fija biológicamente y queda sepultado con materia orgánica y, a través de la subducción, es transferido al manto - es inteligente y limpia. Entonces, la pregunta pasa a ser determinar cuándo y por qué se inició esto y cómo respondió el mundo",señala.

El equipo utilizó un modelo especial climatológico para calcular el efecto del aumento de nitrógeno en la atmósfera de los primeros años de la Tierra. Bajo las concentraciones actuales de gases generadores de invernadero, duplicar la cantidad de nitrógeno en la atmósfera podría incrementar la temperatura en al menos 4.4° C.

Hace más o menos dos mil 500 años, cuando había 25 veces más dióxido de carbono en la atmósfera que en la actualidad, el doble de nitrógeno en la atmósfera hubiera causado un calentamiento de mil 215° C, suficiente para explicar la paradoja del "joven Sol débil", según lo que descubrieron los científicos.

El estudio ilumina el "fascinante problema" de por qué la Tierra ha sido continuamente habitable a lo largo de su vida, afirma Euan Nisbet, geólogo de Royal Holloway, Universidad de Londres. "No hay evidencia final, pero el aumento del nitrógeno es una explicación muy plausible para ese hecho más bien extraño", destaca.

¿Termostato natural? Un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de California, en Pasadena, ha sugerido recientemente que una caída gradual en la presión atmosférica, que debilita el efecto de invernadero, podría ayudar a enfriar la atmósfera mientras que el Sol se calienta cada vez más con los años.

Sin embargo, los dos grupos trabajaron independientemente. "Lo discutimos con Joe (Kirschvink, uno de los coautores de esa investigación) y llegamos a un entendimiento tácito de que nosotros nos apegaríamos al pasado y ellos al futuro", afirma Goldblatt. Juntos, los estudios sugieren que la presión atmosférica es un mecanismo sutil de afinación atmosférica capaz de mantener tibios a mundos como el nuestro y, después, lo suficientemente fríos para respaldar la vida durante miles de años.

Siendo el resultado de fotosíntesis generadora de oxígeno, la atmósfera de la Tierra es, finalmente, una construcción biológica.La "implicación tácita" de los estudios, afirma Nisbet, es que es cierta la "hipótesis Gaia", que afirma que las cosas vivas tienen un efecto regulador sobre el complejo sistema de la Tierra que, a cambio, promueve la vida en general.