La Tierra primitiva como contraparte bioquímica de los exoplanetas
Concentraciones simuladas de oxígeno (izquierda; a, d, g), sulfato (centro; b, e, h) y metano (derecha; c, f, i) en un océano similar al Proterozoico con 10-3 PAL O2. Los mapas muestran cada especie en agua de mar pelágica (arriba; ac) y agua de mar bentónica (centro; df). También se muestran los perfiles verticales promedio de las regiones (abajo; gi). El oxígeno está restringido a los oasis de oxígeno en el agua de mar superficial, lo que lleva a una reducción significativa del SO2 y a una escasez local de SO2 en las profundidades, especialmente en las zonas productivas latentes en el océano pelágico y en las aguas bentónicas más antiguas. Cuando las concentraciones de dióxido de azufre son bajas, la metanogénesis conduce a la acumulación de metano, pero el metano debe evitar la oxidación tanto por el dióxido de azufre en las profundidades del océano como por el oxígeno en las aguas superficiales antes de ingresar a la atmósfera. Esta figura es una reproducción de Reinhard et al. (2020) bajo licencia Creative Commons CCBY. Óxido nitroso (N2O — astro-ph.EP
La Tierra ha evolucionado desde un planeta completamente anóxico con un sistema tectónico diferente al mundo oxigenado con tectónica de placas horizontales que conocemos hoy.
Durante la mayor parte de este tiempo, la Tierra estuvo habitada por una biosfera puramente microbiana, aunque parecía volverse más compleja con el tiempo. El rico registro de esta evolución geobiológica a lo largo de la mayor parte de la historia de la Tierra proporciona información sobre la posibilidad de detectar vida microbiana de forma remota en una variedad de condiciones planetarias.
Isótopos de carbono inorgánico (carbonato) y orgánico versus edad en millones de años, comenzando con la formación de la Tierra. La base de datos está tomada de Krisansen-Toton et al. (2015) quienes presentaron cada formación geológica según su composición promedio. El punto de datos más antiguo, de 3,8 Ga, proviene del cinturón supracrustal de Isua (ver más abajo) y también representa una de las apariciones más antiguas de rocas metasedimentarias en la Tierra. No se conservan rocas de la edad Hadeana debido al reciclaje tectónico y la destrucción por impactos. — Doctorado en Astronomía EP
Hacemos uso del registro geológico de la Tierra con el objetivo de a) ilustrar el estado actual del conocimiento y las principales lagunas de conocimiento sobre la Tierra primitiva como punto de referencia en la investigación científica exoplanetaria; b) recopilación de mecanismos bióticos y abióticos que controlan la evolución atmosférica en el tiempo; c) Revisar las limitaciones actuales a la posibilidad de detectar la biosfera de la Tierra primitiva utilizando tecnología telescópica moderna.
Destacamos que la vida pudo haber surgido en un planeta con un régimen tectónico diferente y una fuerte actividad hidrotermal, y en estas condiciones se forma CH biogénico.4 El gas es quizás la firma biológica más obvia de la atmósfera. La fotosíntesis oxigenada, que es responsable de esencialmente todo el O2 Parece que el gas presente en la atmósfera moderna apareció simultáneamente con la aparición de las modernas placas tectónicas y la corteza continental, pero2 La acumulación a niveles modernos no ocurrió hasta finales de la historia de la Tierra y puede haber estado relacionada con la aparición de plantas terrestres.
La limitación de nutrientes en océanos anóxicos, promovida por flujos hidrotermales de Fe =, puede haber limitado la productividad biológica y el O2 producción. norte2O es una biofirma alternativa que puede haber sido importante en la Tierra Proterozoica estratificada oxidada.
Concluimos que la posibilidad de detectar biofirmas atmosféricas en la Tierra no solo dependía de la evolución biológica sino que también estaba fuertemente controlada por el contexto tectónico en evolución.
Tendencias en la abundancia de los principales gases atmosféricos a lo largo de la historia de la Tierra (modificada después de Goldblatt 2017), junto con importantes innovaciones biológicas (anotaciones verdes en la parte inferior) y sistemas tectónicos (barras negras y grises en la parte superior). Ver texto para referencias. — Doctorado en Astronomía EP
Eva E. Stuecken, Stephanie L. Olson, Eli Moore, Bradford J. Foley
Comentarios: El Capítulo 14 ha sido aceptado para su publicación en Reviews in Mineralogía y Geoquímica (RiMG) Volumen 90 sobre “Exoplanetas: composiciones, mineralogía y evolución” editado por Natalie Hinkle, Keith Buterka y Siye Xu; 34 páginas y 13 figuras.
Temas: La Tierra y la astrofísica planetaria (astro-ph.EP); Astrofísica solar y estelar (astro-ph.SR); Geofísica (física.geo-ph)
Citar como: arXiv:2404.15432 [astro-ph.EP] (o arXiv:2404.15432v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
Día de entrega
De: Eva E. stocken [via Natalie Hinkel as proxy]
[v1] Martes 23 de abril de 2024, 18:19:48 UTC (2058 KB)
https://arxiv.org/abs/2404.15432
Astrobiología
