Hace unos 2.300 millones de años, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera y finalmente alcanzó los niveles vitales que respiramos hoy. Una nueva hipótesis propuesta por científicos del MIT sugiere un mecanismo de cómo podría haber sucedido esto. En la imagen se muestran ejemplos de organismos paleoproterozoicos. Crédito: Noticias del MIT
Microbios y minerales pueden haber desencadenado la oxigenación de la Tierra
Los científicos proponen un nuevo mecanismo por el cual el oxígeno puede haberse acumulado primero en la atmósfera.
Durante los primeros 2 mil millones de años de la historia de la Tierra, prácticamente no había oxígeno en el aire. Si bien algunos microbios realizaban la fotosíntesis al final de este período, el oxígeno aún no se había acumulado a niveles que afectarían la biosfera global.
Pero hace unos 2300 millones de años, este equilibrio estable de bajo nivel de oxígeno cambió y el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera, alcanzando finalmente los niveles vitales que respiramos hoy. Esta infusión rápida se conoce como el Gran Evento de Oxigenación o GOE. Lo que desencadenó el evento y sacó al planeta de su bajo nivel de oxígeno es uno de los grandes misterios de la ciencia.
Una nueva hipótesis, propuesta por[{» attribute=»»>MIT scientists, suggests that oxygen finally started accumulating in the atmosphere thanks to interactions between certain marine microbes and minerals in ocean sediments. These interactions helped prevent oxygen from being consumed, setting off a self-amplifying process where more and more oxygen was made available to accumulate in the atmosphere.
The scientists have laid out their hypothesis using mathematical and evolutionary analyses, showing that there were indeed microbes that existed before the GOE and evolved the ability to interact with sediment in the way that the researchers have proposed.
Their study, appearing today in Nature Communications, is the first to connect the co-evolution of microbes and minerals to Earth’s oxygenation.
“Probably the most important biogeochemical change in the history of the planet was oxygenation of the atmosphere,” says study author Daniel Rothman, professor of geophysics in MIT’s Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences (EAPS). “We show how the interactions of microbes, minerals, and the geochemical environment acted in concert to increase oxygen in the atmosphere.”
The study’s co-authors include lead author Haitao Shang, a former MIT graduate student, and Gregory Fournier, associate professor of geobiology in EAPS.
A step up
Today’s oxygen levels in the atmosphere are a stable balance between processes that produce oxygen and those that consume it. Prior to the GOE, the atmosphere maintained a different kind of equilibrium, with producers and consumers of oxygen in balance, but in a way that didn’t leave much extra oxygen for the atmosphere.
What could have pushed the planet out of one stable, oxygen-deficient state to another stable, oxygen-rich state?
“If you look at Earth’s history, it appears there were two jumps, where you went from a steady state of low oxygen to a steady state of much higher oxygen, once in the Paleoproterozoic, once in the Neoproterozoic,” Fournier notes. “These jumps couldn’t have been because of a gradual increase in excess oxygen. There had to have been some feedback loop that caused this step-change in stability.”
He and his colleagues wondered whether such a positive feedback loop could have come from a process in the ocean that made some organic carbon unavailable to its consumers. Organic carbon is mainly consumed through oxidation, usually accompanied by the consumption of oxygen — a process by which microbes in the ocean use oxygen to break down organic matter, such as detritus that has settled in sediment. The team wondered: Could there have been some process by which the presence of oxygen stimulated its further accumulation?
Shang and Rothman worked out a mathematical model that made the following prediction: If microbes possessed the ability to only partially oxidize organic matter, the partially-oxidized matter, or “POOM,” would effectively become “sticky,” and chemically bind to minerals in sediment in a way that would protect the material from further oxidation. The oxygen that would otherwise have been consumed to fully degrade the material would instead be free to build up in the atmosphere. This process, they found, could serve as a positive feedback, providing a natural pump to push the atmosphere into a new, high-oxygen equilibrium.
“That led us to ask, is there a microbial metabolism out there that produced POOM?” Fourier says.
In the genes
To answer this, the team searched through the scientific literature and identified a group of microbes that partially oxidizes organic matter in the deep ocean today. These microbes belong to the bacterial group SAR202, and their partial oxidation is carried out through an enzyme, Baeyer-Villiger monooxygenase, or BVMO.
The team carried out a phylogenetic analysis to see how far back the microbe, and the gene for the enzyme, could be traced. They found that the bacteria did indeed have ancestors dating back before the GOE, and that the gene for the enzyme could be traced across various microbial species, as far back as pre-GOE times.
What’s more, they found that the gene’s diversification, or the number of species that acquired the gene, increased significantly during times when the atmosphere experienced spikes in oxygenation, including once during the GOE’s Paleoproterozoic, and again in the Neoproterozoic.
“We found some temporal correlations between diversification of POOM-producing genes, and the oxygen levels in the atmosphere,” Shang says. “That supports our overall theory.”
To confirm this hypothesis will require far more follow-up, from experiments in the lab to surveys in the field, and everything in between. With their new study, the team has introduced a new suspect in the age-old case of what oxygenated Earth’s atmosphere.
“Proposing a novel method, and showing evidence for its plausibility, is the first but important step,” Fournier says. “We’ve identified this as a theory worthy of study.”
Reference: “Oxidative metabolisms catalyzed Earth’s oxygenation” by Haitao Shang, Daniel H. Rothman and Gregory P. Fournier, 14 March 2022, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-022-28996-0
This work was supported in part by the mTerra Catalyst Fund and the National Science Foundation.
CABO CAÑAVERAL – Starliner esperará al menos cuatro días más para su primer lanzamiento con tripulación.
La nueva nave espacial comercial de Boeing, Starliner, canceló su primer intento de lanzamiento esta tarde (6 de mayo) debido a un problema con una «válvula de alivio de oxígeno en la etapa Centaur del Atlas V». NASA publicado en X. Atlas V, el cohete de vuelo fabricado por United Launch Alliance, ha realizado misiones desde 2002 con una tasa de éxito del 100%, pero esta es su primera misión con astronautas.
«El equipo de ingenieros ha evaluado que el vehículo no está en condiciones de proceder con el vuelo hoy», dijo un funcionario del Control de la Misión en un mensaje transmitido por la televisión de la NASA hace unas dos horas, un minuto antes del lanzamiento previsto a las 22:34 horas. EDT (0024 GMT del 7 de mayo).
El viernes (10 de mayo) no es el objetivo de lanzamiento más temprano posible, según la nasa. Cuando Starliner vuele, puedes ver el evento aquí en espacio.comvía Televisión de la NASA.
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Una vez en el espacio, Starliner transportará a su primera tripulación de astronautas a la Estación Espacial Internacional: Barry «Butch» Wilmore y Suni Williams. Ambos son ex pilotos de pruebas de la Marina de los EE. UU. y ex astronautas de larga duración de la Estación Espacial Internacional; Se espera que su nueva misión Starliner pase aproximadamente una semana en el complejo orbital.
Cuando Wilmore y Williams vuelen al espacio, serán la primera tripulación en hacerlo desde la estación espacial de Cabo Cañaveral desde el Apolo 7 en 1968. También serán los primeros humanos en volar al espacio a bordo de un cohete Atlas desde Gordon Cooper. Mercurio-Atlas 9 en 1963.
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La NASA pretende tener Starliner en funcionamiento para misiones operativas el próximo año para cumplir su objetivo de larga data de enviar dos naves espaciales diferentes desde suelo estadounidense. El otro proveedor comercial de tripulaciones de la agencia, SpaceX, ha estado enviando tripulaciones a la ISS desde su primer lanzamiento de prueba en 2020.
Space.com proporcionará más actualizaciones sobre la situación cuando la NASA, Boeing o ULA las publiquen.
Nota del editor: Esta historia se actualizó a las 2 a. m. EDT del 7 de mayo con la noticia de la nueva fecha de lanzamiento prevista del 10 de mayo.
La cápsula Starliner de Boeing estaba programada para despegar a las 10:34 p.m. ET desde la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida para su primer vuelo de prueba con tripulación. Los astronautas de la NASA Barry “Butch” Wilmore y Sunita Williams Estaban a bordo de la cápsula y atados a sus asientos cuando se canceló el intento de lanzamiento, aproximadamente dos horas antes del despegue programado.
Aún no se ha anunciado una nueva fecha de lanzamiento.
Los controladores de la misión declararon un lanzamiento «extinguido» después de que se detectara una anomalía en una válvula de oxígeno en el cohete Atlas V de United Launch Alliance, que la cápsula Starliner estaba programada para poner en órbita.
El vuelo tripulado de Starliner, cuando ocurra, será una prueba final crucial antes de que la NASA pueda autorizar a Boeing para vuelos de rutina hacia y desde la estación espacial.
Funcionarios de la NASA y Boeing dijeron que la seguridad era primordial para el primer vuelo de la nave espacial con humanos a bordo.
Este lanzamiento cancelado representa un nuevo revés para Boeing, que ya ha enfrentado años de retrasos y excesos presupuestarios con su programa Starliner. Está muy por detrás de SpaceX, que ha estado realizando misiones tripuladas hacia y desde la estación espacial para la NASA desde 2020.
La cápsula Crew Dragon de SpaceX y la nave espacial Starliner de Boeing se desarrollaron como parte del programa Commercial Crew de la NASA. La iniciativa comenzó hace más de una década, tras el retiro de los transbordadores espaciales de la agencia, para ayudar a empresas privadas a construir nuevos vehículos espaciales para llevar a los astronautas a la órbita terrestre baja.
Si el clima está despejado esta noche, lo invitamos a salir y mirar hacia arriba en cualquier momento, una o dos horas después del atardecer.
Si tiene la suerte de estar ubicado lejos de luces brillantes, tome un sillón largo o un sillón y póngase cómodo. Una vez que tus ojos se hayan adaptado completamente a la oscuridad, podrás contar varios cientos de estrellas de distintos grados de brillo.
Pero también podrás ver otros lugares interesantes, incluido el objeto más grande y brillante que actualmente orbita la Tierra: la Estación Espacial Internacional.
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Quizás detectes un intruso extraterrestre; un repentino rayo de luz, que no dura más de uno o dos segundos como máximo y que posiblemente deja un breve rastro brillante a su paso.
Los astrónomos antiguos creían que esa visión era la de una estrella cayendo desde su posición fija en el cielo. Hoy en día los llamamos meteoros, aunque los términos «estrella fugaz» y «estrella fugaz» todavía se utilizan ampliamente. Estos objetos suelen ser partículas no mayores que un guijarro o un grano de arena, que chocan contra nuestra atmósfera superior a altas velocidades de hasta 45 millas (72 km) por segundo; su energía cinética se convierte casi instantáneamente en luz, creando el efecto de una estrella fugaz. La mayoría de los meteoros aparecen por primera vez a una altitud de 130 km (80 millas) y desaparecen aproximadamente un segundo después, quizás 65 km (40 millas).
Luego hay otro grupo de intrusos que nos acompaña desde el inicio de la era espacial, hace 67 años: los satélites artificiales.
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A diferencia de los meteoros, son mucho más grandes: de hecho, son estructuras artificiales que rodean nuestra Tierra y navegan en órbita alrededor de nuestro planeta a una velocidad media de «sólo» 8 km por segundo.
Quizás la mejor descripción visual de un satélite fue la del fallecido veterano observador de satélites británico Desmond King-Hele (1927-2019). En su excelente libro, «Observación de satélites terrestres» (Van Nostrand Reinhold Company, 1983), escribe: “Un satélite es como una estrella que ha perdido los sentidos y ha decidido alejarse a otra parte del cielo. »
Los satélites son visibles de noche porque sus pieles metálicas están iluminadas por el sol. Un satélite que entra en la sombra de la Tierra desaparece inmediatamente de la vista y continúa un camino invisible hasta que reaparece a la luz del sol.
En este momento, hay muchas posibilidades de que si sales y estudias detenidamente el cielo entre 30 minutos y dos horas después del atardecer, o entre dos horas y 30 minutos antes del amanecer, detectes entre 15 y 30 satélites, de brillo variable. desde objetos tan brillantes como las estrellas más brillantes (cero o primera magnitud) hasta objetos moderadamente débiles de alrededor de cuarta magnitud. Esto no debería sorprender demasiado si se considera cuántos objetos rodean actualmente la Tierra.
El primer satélite fue el Sputnik 1, lanzado en octubre de 1957. Desde entonces, alrededor de 9.500 satélites están orbitando la Tierra. La mayoría de ellas son cargas útiles activas, pero también hay 100 millones de piezas de «basura espacial» que varían en tamaño desde 30 pies hasta aproximadamente el tamaño de una pelota de softball, y literalmente millones de otras piezas más pequeñas que, sin embargo, podrían resultar desastrosas si chocan contra otro objeto. en orbita. El Comando Espacial de Estados Unidos en Colorado Springs, Colorado, monitorea continuamente todos los desechos en órbita.
La mayoría de los satélites son demasiado débiles para ser vistos a simple vista. Pero dependiendo de quién los cuente, a simple vista se pueden ver varios cientos o más. Estos son los satélites lo suficientemente grandes (más de 20 pies o 6 metros de largo) y lo suficientemente bajos (de 100 a 400 millas o de 160 a 640 km sobre la Tierra) para ser más fácilmente visibles.
¡El más grande!
Con diferencia, el mayor y más brillante de todos los objetos creados por el hombre que orbitan alrededor de la Tierra es la Estación Espacial Internacional (ISS), que fue ensamblada y mantenida actualmente por Estados Unidos, Rusia, la Agencia Espacial de la Unión Europea, Japón y Canadá. Los paneles solares de la estación tienen 73 metros (240 pies) de ancho, lo que rivaliza con la envergadura de un Boeing 777. La estación en sí tiene 108 metros (357,5 pies) de largo, apenas un metro de la longitud total de un campo de fútbol, incluidas las zonas de anotación. . Pesa 925.335 libras (462,7 toneladas).
Al girar alrededor de la Tierra a una altitud promedio de 260 millas (420 km) y una velocidad de 17,500 millas (28,200 km) por hora, puede parecer que se mueve tan rápido como un avión de pasajeros de gran altitud, y a veces demora hasta seis o siete minutos. para cruzar el cielo. Se puede confundir fácilmente con las luces de los aviones.
Nominalmente aparece blanca con un ligero tinte amarillo y nominalmente su magnitud visual puede alcanzar una magnitud brillante de -1,8 (rivalizando con Sirio, la estrella más brillante del cielo nocturno), aunque en su punto más brillante, a veces puede parecer brillar con una magnitud de -5,6. , Cuál es ¡Dos veces más brillante que el planeta Venus!
Si bien la ISS parece una estrella en movimiento muy brillante a simple vista, aquellos que pudieron apuntar hacia ella con un telescopio pudieron detectar su forma de T mientras se acercaba a través de su campo de visión. De hecho, algunos han conseguido seguir la ISS con su telescopio moviéndola a lo largo de la trayectoria proyectada. Quienes lo han visto bien describen el cuerpo de la estación espacial como de un blanco brillante, mientras que los paneles solares tienen un color rojo cobrizo.
En pocas palabras: si la ISS se mueve a través del cielo, ¡es prácticamente imposible pasarla por alto!
Muchas ventanas de oportunidad
Desde ahora hasta finales de mayo, los norteamericanos tendrán muchas oportunidades de ver la ISS pasar por sus hogares, principalmente debido a circunstancias estacionales. A medida que se acerca el solsticio de verano, el 20 de junio, las horas nocturnas se acortan y el tiempo que un satélite en órbita terrestre baja (como la ISS) puede permanecer iluminado por el sol puede extenderse hasta bien entrada la noche, una situación que nunca podrá alcanzar en otras horas del día. el año.
Dado que la ISS gira alrededor de la Tierra cada 90 minutos en promedio, esto significa que es posible verla no solo en una sola pasada, sino en varias pasadas consecutivas.
En la mayoría de las ubicaciones, hay dos tipos de pases visibles. En un caso, la ISS aparece primero hacia la parte suroeste del cielo y luego se mueve hacia el noreste. Pero en otras ocasiones es posible observar un segundo tipo de paso, con la ISS apareciendo inicialmente hacia la parte noroeste del cielo y desplazándose hacia el sureste.
¡En los casos más extremos, es posible que puedas alcanzar la ISS hasta cuatro o más veces en un solo día!
Caso en cuestión: desde Nueva York, el viernes 10 de mayo, la ISS tardará aproximadamente 3,5 minutos en volar sobre el horizonte norte-noreste de norte-noroeste a noreste a partir de las 2:08 a.m.EDT. Un paso ligeramente más alto, que tomará una trayectoria de noroeste a este-sureste y durará casi 5 minutos, comenzará a las 3:44 a. m. Más tarde, a las 10:01 p. m., comenzará un paso significativamente más alto, más alto, más brillante y más largo en el Oeste. suroeste y terminará casi 7 minutos más tarde en el noreste. En el camino, la ISS ascenderá dos tercios del camino desde el horizonte norte-noroeste hasta el punto directamente encima.
Más tarde en la noche, la ISS realizará un paso mucho más bajo y tardará 2 minutos en moverse de oeste-noroeste a norte-noroeste a partir de las 11:39 p.m. La ISS desaparecerá rápidamente cuando entre en la sombra de la Tierra.
¿Dónde y cuándo deberías mirar?
Entonces, ¿cómo es el horario de visualización en tu ciudad natal? Puede averiguarlo fácilmente visitando uno de los tres sitios web populares:
Localizar la estacion – Este sitio le dirá cuándo y dónde observar la ISS. Todo lo que tienes que hacer es ingresar tu ciudad o pueblo y luego hacer clic en el punto del mapa para obtener todos los detalles. Incluso puede registrarse para recibir alertas por correo electrónico o mensaje de texto cuando la estación espacial sobrevuele.
Los cielos arriba de Chris Peat – Este sitio no sólo le proporcionará información de observación de la ISS, sino también de Tianhe-1. Primero debe registrarse, luego puede ingresar su ubicación para generar un horario de visualización.
Seguimiento satelital en vivo y en tiempo real – Al igual que Heavens Above, puede obtener información de observación de la ISS y Tianhe-1. Una vez que haya iniciado sesión, este sitio proporcionará automáticamente detalles basados en su dirección IP, o puede establecer una ubicación «personalizada».
Las previsiones calculadas con unos días de antelación suelen ser precisas en cuestión de minutos. Sin embargo, pueden cambiar debido a la lenta decadencia de la órbita de la estación espacial y a los aumentos periódicos a mayores altitudes. Busque actualizaciones con frecuencia.