GeologÃa
Los minerales responsables de la formación de vida en la Tierra
La vida se originó como resultado de procesos naturales que utilizaron las materias primas de la Tierra primitiva. Los modelos cientÃficos sobre los orÃgenes de la vida casi siempre atribuyen a los minerales estas funciones esenciales, tales como la sÃntesis de componentes moleculares de la vida o el suministro de energÃa metabólica. Pero en muchos casos no se tiene lo bastante en cuenta la evolución geoquÃmica experimentada por la Tierra desde la lejana época en que surgieron las primeras formas de vida, ni el hecho de que los minerales tÃpicos de hoy en dÃa, con los que a veces se hacen experimentos de biogeoquÃmica, no tienen por qué ser los mismos que abundaban durante los primeros 550 millones años de la Tierra, una etapa conocida como Era Hadeana y hacia cuyo final apareció la vida. Una nueva investigación sobre la mineralogÃa de la Era Hadeana profundiza en las diferencias entre la esa mineralogÃa del pasado remoto y la de nuestros dÃas, y sugiere que tales diferencias podrÃan incluso ser mayores de lo creÃdo.
El equipo de Robert Hazen del Instituto Carnegie de Ciencia, en Washington, D.C., Estados Unidos, confeccionó una lista de todos los tipos plausibles de minerales presentes en la superficie de la Tierra Hadeana o a poca profundidad en el subsuelo, y ha llegado a la conclusión de que no más de 420 minerales diferentes, o sea alrededor del 8 por ciento de los cerca de 5.000 que se encuentran en la Tierra de hoy en dÃa, habrÃan estado presentes durante la Era Hadeana en la superficie terrestre o cerca de ella. La riqueza mineral de la Tierra era por tanto muy inferior a la actual, y pese a ello fue capaz de generar vida.
La pregunta más obvia en este tema, ¿cómo a partir de ese conjunto limitado de minerales se forjaron las primeras formas de vida?, carece aún de una respuesta clara y definitiva.
Otra pregunta, ¿por qué antes habÃa tan pocos minerales y ahora hay tantos?, sà puede ser respondida. Esta gran diferencia se debe principalmente a tres factores.
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La forsterita, un mineral de silicato de magnesio, fue uno de los minerales más abundantes en la Era Hadeana, y desempeñó un papel importante en procesos que tuvieron lugar muy cerca de la superficie terrestre. (Foto: Robert Downs, Universidad de Arizona, Ruff Project)
La cantidad modesta de minerales en la Era Hadeana es una consecuencia de las maneras limitadas en que los minerales se pudieron formar desde la creación de la Tierra hasta hace 4.000 millones de años. La mayorÃa de los 420 minerales de la Era Hadeana se formaron a partir de magma (roca fundida que se cristalizó lentamente en o cerca de la superficie terrestre), asà como a partir de la modificación de estos minerales cuando quedaron expuestos al agua caliente.
En cambio, miles de tipos de minerales conocidos en la actualidad son el resultado directo del crecimiento de organismos vivos, con partes como por ejemplo las conchas y los huesos, asà como de la producción de subproductos quÃmicos de la vida, tales como el oxÃgeno de la fotosÃntesis.
Además, cientos de otros minerales que incorporan elementos relativamente raros, como el litio, el berilio y el molibdeno parecen haber tardado unos mil millones de años o más en aparecer, porque es difÃcil concentrar estos elementos lo suficiente para formar nuevos minerales. Asà que esos minerales lentos de formar también están excluidos de la lista de minerales existentes en la época en que se forjó la vida.
Diversos minerales de arcilla, que, según algunas investigaciones, pudieron tener un papel fundamental en el desarrollo de estructuras de protovida, estaban ciertamente disponibles en la Era Hadeana. Algunos minerales de sulfuros, incluyendo variedades reactivas de hierro y nÃquel, también estaban ampliamente disponibles para catalizar reacciones orgánicas.
Sin embargo, los minerales de borato y molibdato, los cuales son bastante raros incluso hoy en dÃa, es poco probable que estuvieran presentes en el escenario prebiótico de la Tierra Hadeana, por lo que resultan poco creÃbles las teorÃas sobre el origen de la vida que basan sus explicaciones en procesos geoquÃmicos que dependen de los minerales de esos tipos.
De todos modos, aunque la geoquÃmica autóctona de la Tierra era bastante limitada en aquella época, no puede descartarse que se enriqueciera por otra vÃa. Las aportaciones extraterrestres a la geoquÃmica propia de la Tierra pudieron tener un papel decisivo en el surgimiento de las primeras formas de vida. Una diferencia fundamental entre la Era Hadeana y hoy en dÃa es que en aquella época eran muchÃsimo más frecuentes que hoy en dÃa los impactos de objetos cósmicos, incluyendo no solo meteoritos sino también asteroides y cometas. Los impactos pudieron aportar algunos materiales extra, pero también agitar la corteza terrestre, sacando a la superficie en algunas áreas materiales que de otro modo serÃan más escasos, y, lo que quizá sea lo más importante, creando en la corteza extensas zonas de fractura que se llenaron con agua caliente. Tales áreas hidrotermales pudieron generar terrenos complejos, con muchos minerales exóticos, alcanzando asà la riqueza geoquÃmica suficiente para la creación de vida.
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El equipo de Robert Hazen del Instituto Carnegie de Ciencia, en Washington, D.C., Estados Unidos, confeccionó una lista de todos los tipos plausibles de minerales presentes en la superficie de la Tierra Hadeana o a poca profundidad en el subsuelo, y ha llegado a la conclusión de que no más de 420 minerales diferentes, o sea alrededor del 8 por ciento de los cerca de 5.000 que se encuentran en la Tierra de hoy en dÃa, habrÃan estado presentes durante la Era Hadeana en la superficie terrestre o cerca de ella. La riqueza mineral de la Tierra era por tanto muy inferior a la actual, y pese a ello fue capaz de generar vida.
La pregunta más obvia en este tema, ¿cómo a partir de ese conjunto limitado de minerales se forjaron las primeras formas de vida?, carece aún de una respuesta clara y definitiva.
Otra pregunta, ¿por qué antes habÃa tan pocos minerales y ahora hay tantos?, sà puede ser respondida. Esta gran diferencia se debe principalmente a tres factores.
La forsterita, un mineral de silicato de magnesio, fue uno de los minerales más abundantes en la Era Hadeana, y desempeñó un papel importante en procesos que tuvieron lugar muy cerca de la superficie terrestre. (Foto: Robert Downs, Universidad de Arizona, Ruff Project)
La cantidad modesta de minerales en la Era Hadeana es una consecuencia de las maneras limitadas en que los minerales se pudieron formar desde la creación de la Tierra hasta hace 4.000 millones de años. La mayorÃa de los 420 minerales de la Era Hadeana se formaron a partir de magma (roca fundida que se cristalizó lentamente en o cerca de la superficie terrestre), asà como a partir de la modificación de estos minerales cuando quedaron expuestos al agua caliente.
En cambio, miles de tipos de minerales conocidos en la actualidad son el resultado directo del crecimiento de organismos vivos, con partes como por ejemplo las conchas y los huesos, asà como de la producción de subproductos quÃmicos de la vida, tales como el oxÃgeno de la fotosÃntesis.
Además, cientos de otros minerales que incorporan elementos relativamente raros, como el litio, el berilio y el molibdeno parecen haber tardado unos mil millones de años o más en aparecer, porque es difÃcil concentrar estos elementos lo suficiente para formar nuevos minerales. Asà que esos minerales lentos de formar también están excluidos de la lista de minerales existentes en la época en que se forjó la vida.
Diversos minerales de arcilla, que, según algunas investigaciones, pudieron tener un papel fundamental en el desarrollo de estructuras de protovida, estaban ciertamente disponibles en la Era Hadeana. Algunos minerales de sulfuros, incluyendo variedades reactivas de hierro y nÃquel, también estaban ampliamente disponibles para catalizar reacciones orgánicas.
De todos modos, aunque la geoquÃmica autóctona de la Tierra era bastante limitada en aquella época, no puede descartarse que se enriqueciera por otra vÃa. Las aportaciones extraterrestres a la geoquÃmica propia de la Tierra pudieron tener un papel decisivo en el surgimiento de las primeras formas de vida. Una diferencia fundamental entre la Era Hadeana y hoy en dÃa es que en aquella época eran muchÃsimo más frecuentes que hoy en dÃa los impactos de objetos cósmicos, incluyendo no solo meteoritos sino también asteroides y cometas. Los impactos pudieron aportar algunos materiales extra, pero también agitar la corteza terrestre, sacando a la superficie en algunas áreas materiales que de otro modo serÃan más escasos, y, lo que quizá sea lo más importante, creando en la corteza extensas zonas de fractura que se llenaron con agua caliente. Tales áreas hidrotermales pudieron generar terrenos complejos, con muchos minerales exóticos, alcanzando asà la riqueza geoquÃmica suficiente para la creación de vida.
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