El Gran Evento de Oxigenación (GOE) fue la introducción de oxígeno libre en nuestra atmósfera. Fue causado por las cianobacterias que realizaban la fotosíntesis. Duró mucho tiempo, desde hace unos tres mil millones de años hasta hace unos mil millones de años.

La frase anterior refleja la idea de que la actividad fotosintética comenzó mucho antes de que el oxígeno se acumulara en la atmósfera. Actualmente, los datos geológicos y geoquímicos indican que la acumulación sostenida de oxígeno en la atmósfera —el GOE— se produjo principalmente alrededor de hace ~2,45–2,32 mil millones de años (aprox. 2.4–2.3 Ga). Sin embargo, la producción de oxígeno por fotosíntesis pudo haber empezado cientos de millones de años antes en ambientes locales (las llamadas "oasis oxigénicos") sin que el oxígeno se mantuviera libre en la atmósfera global.

La fotosíntesis producía oxígeno tanto antes como después de la GOE. La diferencia era que antes del GOE, la materia orgánica y el hierro disuelto capturaban químicamente cualquier oxígeno libre. La Tierra tiene mucho hierro, y el hierro tiene mayor solubilidad que sus óxidos, por lo que los océanos tenían mucho hierro disuelto. Se convirtió en óxido dehierro y formó enormes depósitos como roca de hierro en bandas de las eras Arcaica y Proterozoica. Cuando no quedaba suficiente hierro para capturar más oxígeno, el oxígeno libre se acumulaba en la atmósfera. Esto fue el GOE.

El oxígeno era tóxico para la mayoría de los habitantes anaeróbicos de la Tierra en aquella época. Cuando las cianobacterias produjeron oxígeno y construyeron sus estromatolitos, cambiaron el entorno para otros protistas. Como los demás protistas no tenían forma de lidiar con el oxígeno, la mayoría se habría extinguido. Otra consecuencia fue el efecto del oxígeno libre sobre el metano atmosférico, un gas de efecto invernadero. La reacción eliminó el metano y provocó la glaciación huroniana, posiblemente el episodio terrestre de nieve más largo de la historia. El oxígeno libre ha sido una parte importante de la atmósfera desde entonces.

Causas y mecanismo del GOE

El proceso básico es sencillo en su concepto: las cianobacterias realizaban fotosíntesis oxigénica, liberando oxígeno como subproducto. Pero durante cientos de millones de años ese oxígeno quedaba «consumido» por sumideros químicos antes de poder acumularse en el aire. Entre los sumideros más importantes estuvieron:

  • El hierro disuelto en los océanos, que se oxidaba y precipitada formando las conocidas bandas ricas en hierro (roca de hierro en bandas).
  • La materia orgánica y gases reductores liberados por volcanismo (por ejemplo H2, H2S, CH4) que reaccionaban con el oxígeno.
  • La alteración química de la corteza y los sedimentos que consumía oxígeno.

Cuando estos sumideros dejaron de absorber oxígeno a la misma tasa que las cianobacterias lo producían —por ejemplo porque el hierro disponible en los océanos se oxidó y se depositó en grandes cantidades— el oxígeno empezó a acumularse en la atmósfera: ese punto de inflexión es el GOE.

Evidencias geológicas y cronología

Las principales líneas de evidencia del GOE incluyen:

  • La abundancia y edad de las rocas de hierro en bandas, que muestran grandes depósitos formados cuando el Fe2+ oceánico se oxidó y precipitó.
  • El fin de las firmas isotópicas de azufre conocidas como fraccionamiento de masa independiente (MIF-S), que desaparecen del registro alrededor de ~2.45–2.32 Ga, interpretado como indicio de la presencia de una atmósfera con oxígeno suficiente.
  • La aparición de "red beds" (rocas terrestres con óxidos de hierro) y otros indicios de meteorización oxidativa en la superficie continental poco después del GOE.

Consecuencias para el clima y la vida

  • Reducción del metano atmosférico: el oxígeno reaccionó con el metano, disminuyendo este potente gas de efecto invernadero y contribuyendo a la glaciación huroniana (episodios de hielo a gran escala) en el intervalo ~2.4–2.1 Ga.
  • Extinción o fuerte reducción de comunidades anaeróbicas sensibles al oxígeno; ello representó una crisis ambiental para muchos microorganismos que estaban adaptados a condiciones sin oxígeno.
  • Oportunidad evolutiva: la disponibilidad de oxígeno permitió la evolución de la respiración aeróbica —mucho más eficiente que los procesos anaeróbicos— y facilitó pasos posteriores hacia eucariotas más complejos, organismos multicelulares y, a largo plazo, animales.
  • Formación de la capa de ozono: con más oxígeno en la atmósfera se empezó a formar ozono (O3), que bloquea parte de la radiación ultravioleta (UV) y protege la superficie, favoreciendo la colonización de ambientes superficiales y continentales.

Niveles de oxígeno después del GOE y eventos posteriores

Tras el GOE el oxígeno atmosférico no alcanzó de inmediato los niveles modernos. Durante gran parte del Proterozoico medio los estimados sugieren concentraciones mucho menores que las actuales (fracciones de la presión parcial actual, a menudo <1 % del nivel moderno, aunque hay debates y variación temporal). Más tarde, a finales del Neoproterozoico y en el Paleozoico, hubo nuevos incrementos de oxígeno que se relacionan con la diversificación de la vida compleja.

Resumen

El Gran Evento de Oxigenación (GOE) fue la transición en la que el oxígeno liberado por la fotosíntesis quedó libre y persistente en la atmósfera global, transformando químicamente la Tierra, su clima y sus formas de vida. Fue un proceso lento y por etapas: la producción de oxígeno comenzó antes, pero la acumulación atmosférica sucedió cuando los sumideros químicos se saturaron. Sus consecuencias incluyeron grandes cambios biológicos (extinciones y nuevas oportunidades evolutivas), cambios climáticos (glaciaciones) y la creación de condiciones que permitieron la evolución de la vida compleja tal como la conocemos.