La niebla fractal pudo haber calentado a la Tierra primitiva

Una nube de partículas esparcidas forma de fractal pueden haber ayudado a proteger la vida primitiva de la nociva radiación ultravioleta, sugiere un nuevo estudio. Los aerosoles podrían ayudar a resolver un enigma de larga duración acerca de cómo la Tierra primitiva permaneció caliente.

Simulaciones de laboratorio sugieren que los aerosoles
orgánicos sobre Titán (en la imagen), la luna del Saturno,
tienen forma fractal. Suaves y sedosas moléculas fractales
pueden haber cubierto la Tierra primitiva, explicando la
forma en que se mantuvo caliente.

Hace miles de millones de años atrás, el Sol emitía hasta un 30% menos de luz que en la actualidad. Eso debería haber hecho que la Tierra primitiva fuese demasiado fría para mantener el agua líquida en su superficie hasta hace unos 2.000 millones de años. Pero los estudios geológicos de las formaciones de hierro en bandas y de otros materiales que se pueden formar en el agua sugieren que el agua líquida en la superficie se formó mucho antes.

En 1972, Carl Sagan y George Mullen de la Universidad Cornell en Nueva York propusieron una solución a esta "paradoja del joven y débil Sol". Se calcula que un poco de amoníaco, un poderoso gas de invernadero, podría haber mantenido la Tierra lo suficientemente caliente como para que el agua líquida pudiera estar presente. Pero la idea fue derribada unos pocos años más tarde, cuando los investigadores se dieron cuenta de que la luz ultravioleta del Sol rompe las moléculas del gas en menos de 10 años.

Unos 25 años más tarde, Sagan y su colega Christopher Chyba, ahora en la Universidad de Princeton, propusieron una solución. Sugirieron que la Tierra primitiva, como Titán, la luna brumosa de Saturno, podría también haber estado cubierta por bruma de aerosol formada por partículas orgánicas.

Esta niebla podría haber bloqueado la luz ultravioleta del Sol, permitiendo que el amoníaco sobreviviese. Pero los modelos mostraron que el escudo también habría bloqueado la luz visible del Sol, creando un "efecto anti-invernadero" que habría enfriado la Tierra aún más.

Ahora Eric Wolf y Brian Toon de la Universidad de Colorado en Boulder han descubierto que a pesar de todo una neblina de protección podría haber calentado la Tierra primitiva, si la bruma estuviese compuesta por partículas esponjosas en lugar de partículas sólidas.

La nueva propuesta plantea que la luz solar rompió el metano atmosférico y las moléculas de nitrógeno que después se unieron para formar partículas esféricas. Mientras estas partículas caían en la atmósfera, chocaron y quedaron pegadas al azar, agrupándose hasta formar agregados sueltos con geometrías fractales, en las que se repite un patrón básico a diferentes escalas.

Los modelos anteriores asumían que la bruma de partículas estaba formada por esferas que se fusionaron y formaron esferas cada mayores cuando chocaban. Estas partículas bloqueaban la luz visible con tanta eficacia como la luz ultravioleta.

Puesto que los agregados fractales son huecos, son relativamente transparentes a la luz visible, pero las partículas esféricas que se forman bloquean relativamente más radiación ultravioleta, por lo que una bruma que conserve amoniaco podría calentar la Tierra.

Si la idea es correcta, "tendríamos un fuerte escudo ultravioleta que protegía a la Tierra primitiva y que hacía que fuese un lugar benigno para la vida para prosperase", explicó Wolf. Esta atmósfera también podría formar moléculas orgánicas más complejas que podrían proveer nutrientes para la vida.

Puede que incluso ayudara a impulsar la vida en sus comienzos. En la década de 1950, Stanley Miller y Harold Urey descargaron electricidad en una mezcla de gases ácidos, que también incluye el amoníaco y el metano y formaron aminoácidos, los bloques básicos que constituyen las proteínas.

Pero desde entonces, la idea de una atmósfera rica en hidrógeno, que sería necesaria para formar moléculas orgánicas como el metano, ha caído en desgracia. No está claro si los procesos geológicos podrían haber liberado suficiente metano para crear una neblina en la Tierra primitiva, antes de que la vida hubiese evolucionado expulsando metano. "La visión actual es que no había gran cantidad de metano por la desgasificación debida al vulcanismo primitivo, pero esto es un asunto que nos gustaría investigar más a fondo", explica Wolf.

¿Está resuelta la paradoja del Sol débil? Existe un conjunto de otras ideas todavía en estudio. Una de las propuestas más recientes sugiere que océanos mayores y menos nubes pudieron haber hecho a la Tierra más oscura y menos reflexiva en el pasado, lo que le permite absorber más luz solar.

Es posible que una combinación de mecanismos distintos, podrían haber trabajado conjuntamente para contrarrestar al joven y débil Sol, comenta Christopher Chyba. "Mi propia opinión es que este es un problema que, de una forma u otra, la Tierra primitiva descubrió una forma para resolverlo", concluye Chyba.

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