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La nueva hipótesis de los científicos del MIT para uno de los grandes misterios de la ciencia

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La nueva hipótesis de los científicos del MIT para uno de los grandes misterios de la ciencia

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.

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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?

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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.

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“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.

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Lanzamiento histórico del primer astronauta Boeing Starliner retrasado por problema con el cohete Atlas V

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Lanzamiento histórico del primer astronauta Boeing Starliner retrasado por problema con el cohete Atlas V

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.

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Boeing envía por primera vez astronautas de la NASA a la estación espacial

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Boeing envía por primera vez astronautas de la NASA a la estación espacial

La NASA y Boeing se vieron obligadas a retirarse de un Intento de lanzamiento a la Estación Espacial Internacional. lunes debido a un problema de última hora con una válvula del cohete de la nave espacial.

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.

El cohete Atlas V de United Launch Alliance con la nave espacial CST-100 Starliner de Boeing a bordo iluminado por reflectores en la plataforma de lanzamiento (Joel Kowsky/Nasa vía AFP - Getty Images)

El cohete Atlas V de United Launch Alliance con la nave espacial CST-100 Starliner de Boeing a bordo iluminado por reflectores en la plataforma de lanzamiento (Joel Kowsky/Nasa vía AFP – Getty Images)

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.

READ  SpaceX presenta planes para el vuelo de prueba orbital de la nave espacial - Spaceflight Now

El primer vuelo no tripulado de Starliner en 2019 se vio frustrado por problemas de software, obligar a los controladores de la misión a acortar la prueba antes de que el vehículo pueda intentar encontrar y acoplarse a la ISS. Luego, un segundo intento se retrasó repetidamente debido a problemas en las válvulas de combustible, y no fue hasta 2022 que Boeing pudo lograr un Vuelo exitoso sin tripulación hacia y desde la estación espacial.

Este artículo fue publicado originalmente en NBCNews.com

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La ISS puede ser más visible en el cielo nocturno durante todo mayo. He aquí cómo verlo

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La ISS puede ser más visible en el cielo nocturno durante todo mayo.  He aquí cómo verlo

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.

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