Paleoproterozoico: 2.500–1.600 Ma — estromatolitos, cianobacterias y eucariotas
Paleoproterozoico (2.500–1.600 Ma): origen masivo de estromatolitos y cianobacterias, aparición de eucariotas unicelulares y formación del primer supercontinente.
Paleoproterozoico fue la primera era del eón Proterozoico. Vino después del eón Arcaico, y duró de 2500 a 1600 millones de años (mya).
Vida y biogeoquímica
Durante el Paleoproterozoico hubo una enorme proliferación de estromatolitos construidos por comunidades microbianas, principalmente por las cianobacterias. Estas cianobacterias practicaban la fotosíntesis oxigénica, lo que condujo a un aumento sostenido del oxígeno libre en la atmósfera y en los océanos en un episodio conocido como la Gran Oxidación (Great Oxidation Event) entre ≈2.4 y 2.0 Ga. Ese aumento de oxígeno provocó importantes cambios químicos: la precipitación de extensas formaciones de hierro bandeado (BIF), la desaparición progresiva de minerales sensibles al oxígeno en sedimentos primitivos y la aparición de depósitos de suelos oxidados (red beds).
En paralelo, los primeros organismos eucariotas unicelulares aparecen en el registro fósil y en algunos biomarcadores, aunque la datación y la interpretación de esos rastros todavía son objeto de debate. La disponibilidad creciente de oxígeno permitió el desarrollo de metabolismos aeróbicos y sentó las bases para la diversificación posterior de la vida.
Clima y eventos glaciales
Los cambios en la composición atmosférica afectaron el clima global. La reducción de gases de efecto invernadero como el metano, combinada con otros factores, está relacionada con al menos una gran glaciación del Paleoproterozoico, la llamada glaciación huroniana (aprox. 2.4–2.1 Ga), que pudo haber causado extensos eventos de frío y avances glaciares a latitudes bajas.
Geología, tectónica y sedimentación
En este intervalo creció y se reconfiguró la corteza continental: varios cratones se consolidaron y comenzaron a ensamblarse en agrupaciones mayores que darían lugar, más tarde, a los primeros supercontinentes (el ensamblaje completo y la nomenclatura de esas masas, como Nuna/Columbia, siguen siendo tema de investigación y debate cronológico). La actividad tectónica produjo una mezcla de rocas metamórficas y, en muchas áreas, depósitos sedimentarios extensos. Como se ha observado, algunas de las rocas sedimentarias preservadas del Paleoproterozoico no están fuertemente metamorfoseadas, lo que facilita el estudio directo de condiciones ambientales y biológicas de la época.
Importancia del Paleoproterozoico
Este período es clave para entender la transición de una Tierra dominada por ambientes anóxicos (pobres en oxígeno) a una con una atmósfera rica en oxígeno, transformación que condicionó la química de los océanos, la mineralogía superficial y la evolución de la biosfera. La combinación de registros fósiles (estromatolitos y microfósiles), registros geoquímicos (BIF, isótopos) y la preservación de sedimentos relativamente poco metamorfizados hacen del Paleoproterozoico una ventana esencial para reconstruir los primeros pasos hacia la Tierra moderna.
Estromatolito paleoproterozoico de Bolivia, América del Sur
Diferencias básicas en la física de la Tierra
Como la Tierra tenía sólo la mitad de años que ahora, había algunas diferencias básicas con respecto a la actualidad. El calor en el interior de la Tierra era mayor que en la actualidad. Esto se debía principalmente a la mayor abundancia de isótopos radiactivos, que se descomponen con el paso del tiempo.
Las temperaturas en la superficie también eran más altas, debido a la radiación del interior de la Tierra y a una atmósfera de efecto invernadero basada en el metano y el dióxido de carbono. Durante el eón anterior, el Arcaico, los océanos estaban calientes (55-85 °C). Esto se compensaba en parte por el hecho de que la radiación del Sol era menor en esa época.
Las pruebas paleontológicas sobre la historia de la rotación de la Tierra sugieren que hace unos 1.800 millones de años había unos 450 días en un año, lo que implica días de 20 horas. Más atrás, el día terrestre tenía unas 17 horas, y había 514±33 días por año. La distancia Tierra-Luna en el Paleoproterozoico más temprano era de 51,9±3,3 radios terrestres (frente a los 60,27 actuales).
Supercontinente
Un supercontinente global (llamado Columbia o Nena) existió desde hace aproximadamente 1.800 a 1.500 millones de años en la era paleoproterozoica.
Clima
Durante esta época, los cambios climáticos fueron tan severos como cualquier otro en la historia de la Tierra. A partir de una alta temperatura global en el inicio, se produjeron tres glaciaciones masivas, con hielo hasta los trópicos.
Descenso del metano
Hay claros indicios de que en esa época se produjo un descenso del metano atmosférico:
"El colapso del metano desde niveles anteriormente altos en la atmósfera del Arcaico probablemente desempeña un papel importante, no sólo en la historia de la oxigenación, sino también en la aparición de las edades de hielo del Paleoproterozoico. Los datos apuntan a que hace entre 2.400 y 2.300 millones de años se produjo un 'Gran Evento de Oxidación', durante el cual el medio ambiente de la superficie de la Tierra cambió profunda e irreversiblemente".
La acumulación de oxígeno
Las cianobacterias produjeron oxígeno, pero lo utilizaron principalmente los sumideros químicos. Estos eran el azufre y el hierro no oxidados. Hasta hace aproximadamente 2.300 millones de años, el oxígeno era probablemente sólo del 1% al 2% de su nivel actual. p323
Las formaciones de hierro en banda, que proporcionan la mayor parte del mineral de hierro del mundo, se formaron por el oxígeno que forma compuestos con el hierro; la mayor parte de la acumulación cesó después de hace 1.900 millones de años. Los lechos rojos, coloreados por la hematita, indican un aumento del oxígeno atmosférico después de hace 2.000 millones de años; no se encuentran en rocas más antiguas. p324
Edades de hielo
Hubo tres grandes glaciaciones, con hielos que se adentraron en los trópicos. Sin duda, se produjeron como resultado de la reducción de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, y el aumento de la producción de oxígeno.
Existe lo que los investigadores denominan "un desconcertante intervalo de ~1.400 millones de años sin glaciaciones verificadas entre las primeras glaciaciones del Paleoproterozoico a 2400-2200 mya en América del Norte, Sudáfrica, Escandinavia y Australia y las glaciaciones del Neoproterozoico que afectaron a todos los continentes a 800-600 mya".
Choque de meteoritos
Durante esta época se produjeron importantes impactos de bólidos, dos de los cuales provocaron las mayores cráteras de impacto de la Tierra. También hay tres más pequeños (de igual o más de 30 kilómetros de diámetro) en la franja temporal de hace 3.000 a 1.200 millones de años.
Cantidad de oxígeno en la atmósfera terrestre. Las líneas roja superior y verde inferior representan el rango de las estimaciones. Las etapas son aproximadamente: etapa 1 eón Arcaico, etapa 2 Paleoproterozoico temprano, etapa 3 Paleoproterozoico tardío más Mesoproterozoico, etapa 4 Neoproterozoico y etapa 5 Fanerozoico
Origen de los eucariotas
El origen de la célula eucariota fue un hito en la evolución de la vida, ya que incluyen todas las células complejas y casi todos los organismos multicelulares. El momento de esta serie de acontecimientos es difícil de determinar; Knoll sugiere que se desarrollaron hace aproximadamente 1.600-2.100 millones de años. Se conocen algunos acritarcos de hace al menos 1650 millones de años, y el posible alga Grypania se ha encontrado hasta hace 2100 millones de años.
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