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Arcaico

El Eón Arcaico ( IPA : / ɑːr ˈ k iː ə n / ar- KEE -ən , también escrito Arcaico o Archæan ), en fuentes más antiguas a veces llamado Arqueozoico , es el segundo de los cuatro eones geológicos de la historia de la Tierra , precedido por el Eón Hádico y seguido por el Proterozoico . El Arcaico representa el período de tiempo de hace 4031 a 2500 millones de años. Se plantea la hipótesis de que el Bombardeo Pesado Tardío se superpone con el comienzo del Arcaico. La glaciación huroniana ocurrió al final del eón.

Durante el Arcaico, la Tierra era en su mayor parte un mundo acuático : había corteza continental , pero gran parte de ella se encontraba bajo un océano más profundo que los océanos actuales. A excepción de algunos raros cristales relictos , la corteza continental más antigua de la actualidad data del Arcaico. Gran parte de los detalles geológicos del Arcaico han sido destruidos por la actividad posterior. La atmósfera de la Tierra también tenía una composición muy diferente a la actual: la atmósfera prebiótica era una atmósfera reductora rica en metano y carente de oxígeno libre .

Las primeras formas de vida conocidas , representadas principalmente por tapetes microbianos de aguas poco profundas llamados estromatolitos , comenzaron en el Arcaico y permanecieron como procariotas simples ( arqueas y bacterias ) durante todo el eón. Los primeros procesos fotosintéticos , especialmente los de las primeras cianobacterias , aparecieron a mediados o finales del Arcaico y condujeron a un cambio químico permanente en el océano y la atmósfera después del Arcaico.

Etimología y cambios en la clasificación

La palabra Arcaico se deriva de la palabra griega arkhē ( αρχή ), que significa 'principio, origen'. [3] Se creía que el Precámbrico no tenía vida (azoico); sin embargo, se encontraron fósiles en depósitos que se juzgaron pertenecientes a la era Azoica. Antes de que se reconociera el Eón Hádico, el Arcaico abarcó la historia temprana de la Tierra desde su formación hace unos 4.540 millones de años hasta hace 2.500 millones de años.

En lugar de basarse en la estratigrafía , el comienzo y el final del Eón Arcaico se definen cronométricamente . El límite inferior o punto de inicio del eón de hace 4031 ± 3 millones de años está reconocido oficialmente por la Comisión Internacional de Estratigrafía [1] , que es la edad de las formaciones rocosas intactas más antiguas conocidas en la Tierra. Por lo tanto, la evidencia de rocas del Eón Hádico anterior está restringida por definición a fuentes no terrestres y no rocosas, como granos minerales individuales y muestras lunares.

Geología

Cuando comenzó el Arcaico, el flujo de calor de la Tierra era casi tres veces más alto que hoy, y todavía era el doble del nivel actual en la transición del Arcaico al Proterozoico (2500  Ma ). El calor adicional era en parte calor remanente de la acreción planetaria , de la formación del núcleo metálico , y en parte surgió de la descomposición de elementos radiactivos . Como resultado, el manto de la Tierra era significativamente más caliente que hoy. [4]

La evolución del flujo de calor radiogénico de la Tierra a lo largo del tiempo

Aunque se sabe que algunos granos minerales son hádicos, las formaciones rocosas más antiguas expuestas en la superficie de la Tierra son arcaicas. Las rocas arcaicas se encuentran en Groenlandia , Siberia , el Escudo Canadiense , Montana , Wyoming (partes expuestas del Cratón de Wyoming ), Minnesota (valle del río Minnesota), el Escudo Báltico , el Macizo Ródope , Escocia , India , Brasil , Australia occidental y el sur de África . [ cita requerida ] Las rocas graníticas predominan en los restos cristalinos de la corteza arcaica superviviente. Estas incluyen grandes láminas de fusión y voluminosas masas plutónicas de granito , diorita , intrusiones estratificadas , anortositas y monzonitas conocidas como sanukitoides . Las rocas arcaicas son a menudo sedimentos de aguas profundas muy metamorfizados, como grauvacas , lutitas , sedimentos volcánicos y formaciones de hierro bandeado . La actividad volcánica era considerablemente mayor que hoy, con numerosas erupciones de lava, incluyendo tipos inusuales como la komatiita . [5] Las rocas carbonatadas son raras, lo que indica que los océanos eran más ácidos, debido al dióxido de carbono disuelto , que durante el Proterozoico. [6] Los cinturones de piedra verde son formaciones típicas del Arcaico, que consisten en unidades alternas de rocas ígneas y sedimentarias máficas metamorfoseadas, incluyendo rocas volcánicas félsicas del Arcaico . Las rocas ígneas metamorfoseadas se derivaron de arcos de islas volcánicas , mientras que los sedimentos metamorfoseados representan sedimentos de aguas profundas erosionados de los arcos de islas vecinos y depositados en una cuenca de antearco . Los cinturones de piedra verde, que incluyen ambos tipos de roca metamorfoseada, representan suturas entre los protocontinentes. [7] : 302–303 

La tectónica de placas probablemente comenzó vigorosamente en el Hádico , pero se desaceleró en el Arcaico. [8] [9] La desaceleración de la tectónica de placas probablemente se debió a un aumento en la viscosidad del manto debido a la desgasificación de su agua. [8] La tectónica de placas probablemente produjo grandes cantidades de corteza continental, pero los océanos profundos del Arcaico probablemente cubrieron los continentes por completo. [10] Solo al final del Arcaico es probable que los continentes emergieran del océano. [11] La aparición de continentes hacia el final del Arcaico inició la meteorización continental que dejó su marca en el registro de isótopos de oxígeno al enriquecer el agua de mar con oxígeno isotópicamente ligero. [12]

Debido al reciclaje y la metamorfosis de la corteza arcaica, no hay evidencia geológica extensa de continentes específicos. Una hipótesis es que las rocas que se encuentran ahora en la India, Australia occidental y el sur de África formaron un continente llamado Ur hace 3100 Ma. [13] Otra hipótesis, que entra en conflicto con la primera, es que las rocas del oeste de Australia y el sur de África se reunieron en un continente llamado Vaalbara hace 3600 Ma. [14] La roca arcaica constituye solo alrededor del 8% de la corteza continental actual de la Tierra; el resto de los continentes arcaicos han sido reciclados. [8]

Para el Neoarcaico , la actividad tectónica de placas puede haber sido similar a la de la Tierra moderna, aunque hubo una ocurrencia significativamente mayor de desprendimiento de losas como resultado de un manto más caliente, placas reológicamente más débiles y mayores tensiones de tracción en las placas en subducción debido a que su material de la corteza se metamorfoseó de basalto a eclogita a medida que se hundían. [15] [16] Hay cuencas sedimentarias bien conservadas y evidencia de arcos volcánicos , grietas intracontinentales, colisiones continente-continente y eventos orogénicos generalizados que abarcan el globo que sugieren el ensamblaje y la destrucción de uno y quizás varios supercontinentes . La evidencia de formaciones de hierro bandeado, lechos de sílex , sedimentos químicos y basaltos almohadillados demuestra que el agua líquida prevalecía y que ya existían cuencas oceánicas profundas.

Los impactos de asteroides fueron frecuentes en el Arcaico temprano. [17] La ​​evidencia de las capas de esferulitas sugiere que los impactos continuaron hasta el Arcaico tardío, a una tasa promedio de aproximadamente un impactador con un diámetro mayor a 10 kilómetros (6 millas) cada 15 millones de años. Este es aproximadamente el tamaño del impactador de Chicxulub . Estos impactos habrían sido un importante sumidero de oxígeno y habrían causado fluctuaciones drásticas de los niveles de oxígeno atmosférico. [18]

Ambiente

El punto naranja pálido , una impresión artística de la Tierra primitiva que se cree que parecía naranja a través de su segunda atmósfera prebiótica , rica en metano y nebulosa . La atmósfera de la Tierra en esta etapa era algo comparable a la atmósfera actual de Titán . [19]

Se cree que la atmósfera del Arcaico carecía casi por completo de oxígeno libre ; los niveles de oxígeno eran menos del 0,001% de su nivel atmosférico actual, [20] [21] con algunos análisis que sugieren que eran tan bajos como el 0,00001% de los niveles modernos. [22] Sin embargo, se conocen episodios transitorios de concentraciones elevadas de oxígeno de este eón alrededor de 2.980-2.960 Ma, [23] 2.700 Ma, [24] y 2.501 Ma. [25] [26] Los pulsos de mayor oxigenación en 2.700 y 2.501 Ma han sido considerados por algunos como posibles puntos de inicio del Gran Evento de Oxigenación , [24] [27] que la mayoría de los estudiosos consideran que comenzó en el Paleoproterozoico ( c.  2,4 Ga ). [28] [29] [30] Además, en el Mesoarcaico existían oasis con niveles relativamente altos de oxígeno en algunos entornos marinos poco profundos cercanos a la costa. [31] El océano se estaba reduciendo ampliamente y carecía de redoxclina persistente, una capa de agua entre capas oxigenadas y anóxicas con un fuerte gradiente redox , que se convertiría en una característica de océanos posteriores, más óxicos. [32] A pesar de la falta de oxígeno libre, la tasa de enterramiento de carbono orgánico parece haber sido aproximadamente la misma que en la actualidad. [33] Debido a los niveles extremadamente bajos de oxígeno, el sulfato era raro en el océano Arcaico, y los sulfuros se producían principalmente a través de la reducción de sulfito de origen orgánico o mediante la mineralización de compuestos que contenían azufre reducido. [34] El océano Arcaico se enriqueció con isótopos de oxígeno más pesados ​​en relación con el océano moderno, aunque los valores de δ18O disminuyeron a niveles comparables a los de los océanos modernos en el transcurso de la última parte del eón como resultado del aumento de la erosión continental. [35]

Los astrónomos creen que el Sol tenía alrededor del 75-80 por ciento de su luminosidad actual, [36] sin embargo, las temperaturas en la Tierra parecen haber estado cerca de los niveles modernos solo 500 millones de años después de la formación de la Tierra (la paradoja del Sol joven débil ). La presencia de agua líquida se evidencia por ciertos gneises altamente deformados producidos por el metamorfismo de protolitos sedimentarios . Las temperaturas moderadas pueden reflejar la presencia de mayores cantidades de gases de efecto invernadero que más tarde en la historia de la Tierra. [37] [38] [39] Una extensa desnitrificación abiótica tuvo lugar en la Tierra Arcaica, bombeando el gas de efecto invernadero óxido nitroso a la atmósfera. [40] Alternativamente, el albedo de la Tierra puede haber sido más bajo en ese momento, debido a una menor superficie terrestre y cobertura de nubes. [41]

Primeros años de vida

Los procesos que dieron origen a la vida en la Tierra no se comprenden completamente, pero hay evidencia sustancial de que la vida surgió cerca del final del Eón Hádico o a principios del Eón Arcaico.

La evidencia más temprana de vida en la Tierra es el grafito de origen biogénico encontrado en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años descubiertas en el oeste de Groenlandia . [42]

Estromatolitos litificados en las orillas del lago Thetis , en Australia Occidental . Los estromatolitos arcaicos son los primeros rastros fósiles directos de vida en la Tierra.

Los primeros fósiles identificables consisten en estromatolitos , que son tapetes microbianos formados en aguas poco profundas por cianobacterias . Los primeros estromatolitos se encuentran en arenisca de 3.480 millones de años descubierta en Australia Occidental . [43] [44] Los estromatolitos se encuentran en todo el Arcaico [45] y se vuelven comunes a finales del Arcaico. [7] : 307  Las cianobacterias fueron fundamentales para crear oxígeno libre en la atmósfera. [ cita requerida ]

Se han encontrado más pruebas de la existencia de vida temprana en la barita de 3.470 millones de años de antigüedad , en el Grupo Warrawoona de Australia Occidental. Este mineral muestra un fraccionamiento de azufre de hasta un 21,1 %, [46] lo que es una prueba de la existencia de bacterias reductoras de sulfato que metabolizan el azufre-32 con mayor facilidad que el azufre-34. [47]

La evidencia de vida en el Hádico Tardío es más controvertida. En 2015, se detectó carbono biogénico en circones que datan de hace 4.100 millones de años, pero esta evidencia es preliminar y necesita validación. [48] [49]

La Tierra era muy hostil a la vida antes de hace 4.300 a 4.200 millones de años, y la conclusión es que antes del Eón Arcaico, la vida tal como la conocemos se habría visto amenazada por estas condiciones ambientales. Si bien la vida podría haber surgido antes del Eón Arcaico, las condiciones necesarias para sostenerla no podrían haberse dado hasta el Eón Arcaico. [50]

La vida en el Arcaico se limitaba a organismos unicelulares simples (que carecían de núcleo), llamados procariotas . Además del dominio Bacteria , también se han identificado microfósiles del dominio Archaea . No se conocen fósiles eucariotas del Arcaico más temprano, aunque podrían haber evolucionado durante el Arcaico sin dejar ninguno. [7] : 306, 323  Se han reportado esteranos fósiles , indicativos de eucariotas, de estratos del Arcaico, pero se demostró que derivan de la contaminación con materia orgánica más joven. [51] No se ha descubierto evidencia fósil de replicadores intracelulares ultramicroscópicos como los virus .

Los microbios fosilizados de las esteras microbianas terrestres muestran que la vida ya estaba establecida en la tierra hace 3.220 millones de años. [52] [53]

Véase también

Referencias

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