La historia del oxígeno y el dióxido de carbono afirma la creación divina

Blog abril 20, 2022
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El avance científico continúa revelando detalles de la participación de Dios en la historia de la vida temprana de la Tierra. Las investigaciones muestran que, en el momento justo, la Tierra ha recibido las cantidades justas de oxígeno atmosférico necesarias para las nuevas formas de vida.

La atmósfera de la Tierra ha pasado por largos períodos de oxigenación. Esta historia de oxigenación impacta dramáticamente la vida en la Tierra. Algunas especies microbianas pueden prosperar sin ningún tipo de oxígeno atmosférico. Muchas otras especies microbianas pueden existir y prosperar a niveles de oxígeno atmosférico por debajo del 1%. Unas pocas especies animales con tamaños corporales individuales inferiores a 1 milímetro pueden sobrevivir con niveles de oxígeno atmosférico de solo un pequeño porcentaje. Sin embargo, los animales con tamaños corporales individuales superiores a unos pocos centímetros requieren niveles de oxígeno atmosférico de al menos un 8 %.

Intentos anteriores para determinar la historia del oxígeno atmosférico
Los geoquímicos han determinado la historia pasada del nivel de oxígeno atmosférico de la Tierra a través de mediciones de proporciones de isótopos y la abundancia de ciertos isótopos. Estas proporciones de isótopos y abundancias de isótopos sirven como sustitutos del nivel de oxígeno en la atmósfera.

Los mejores indicadores que tenían eran las mediciones de los niveles de abundancia de cerio y los isótopos de cromo. El cerio se elimina preferentemente del agua de mar en condiciones de altos niveles de oxígeno atmosférico.1 Sin embargo, la cinética de oxidación del cerio está poco restringida y la vía oxidativa se ha debatido acaloradamente.2 rango de formación de 0,02 a 0,2 %.3

El cromo como sustituto del oxígeno
La meteorización oxidativa de las masas continentales entrega cromo fraccionado al agua de mar. Por lo tanto, las proporciones de isótopos de cromo en los sedimentos marinos dan una medida del nivel de oxígeno en la atmósfera. Según los isótopos de cromo de dos estudios, los niveles de oxígeno atmosférico entre 2500 y 4000 millones de años después de la formación de la Tierra arrojaron valores de 0,02 a 0,2 %.4 Otros dos estudios arrojaron valores de 0,2 a 2,0 %.5

Estos valores dispares explican por qué los científicos se han involucrado en especulaciones tan amplias sobre la vida durante este período. Algunos han especulado que puede haber episodios breves en el rango de 2500 a 4000 millones de años de la edad de la Tierra en los que el nivel de oxígeno atmosférico puede haber sido mucho más alto que el 2 %. En tales casos, quizás hayan aparecido plantas y animales con tamaños corporales mayores a un centímetro. Tales especulaciones han llevado a algunos biólogos evolutivos a concluir que las explosiones de vida de Avalon (hace unos 575 millones de años) y el Cámbrico (hace unos 541 millones de años) pueden no haber sido tan explosivas. Si ese es el caso, entonces quizás Dios no esté tan involucrado en la historia de la vida en la Tierra como muchos teístas piensan y afirman.

Nueva medición del historial de oxigenación de la Tierra
Un equipo internacional de una docena de geofísicos y geoquímicos dirigido por Changle Wang desarrolló un nuevo indicador para determinar el nivel de oxígeno atmosférico.6 Ese indicador es el hierro proporciones de isótopos en rocas sedimentarias ricas en hierro depositadas en las plataformas continentales. El equipo descubrió que, independientemente de la fuente de hierro-II, la oxidación parcial de hierro-II en tales rocas requiere niveles bajos de oxígeno en aguas marinas poco profundas. A su vez, los bajos niveles de oxígeno en aguas marinas poco profundas están relacionados con los bajos niveles de oxígeno atmosférico.

Las proporciones de isótopos de hierro demostraron ser un indicador poderoso y confiable de los niveles de oxígeno atmosférico, principalmente porque el hierro es ubicuo y abundante en las rocas sedimentarias marinas. Por lo tanto, por primera vez, los científicos poseen un registro preciso y completo de los niveles de oxígeno atmosférico de la Tierra desde 2500 a 4000 millones de años después del nacimiento de la Tierra (hace 2100 a 0600 millones de años).

El equipo de Wang estableció que entre hace 2100 y 900 millones de años, el nivel de oxígeno atmosférico de la Tierra se mantuvo por debajo del 0,2 %. En algún momento entre hace 900 y 750 millones de años, el nivel de oxígeno atmosférico comenzó a aumentar lentamente por encima del 0,2%.

La medición más reciente realizada por el equipo de Wang reveló niveles de hace 750 millones de años. El nivel de oxígeno atmosférico en ese momento era de alrededor del 1%. Este nivel es consistente con la primera aparición de depredación eucariótica: pequeños animales primitivos que se alimentan de otros animales aún más pequeños que requieren un nivel mínimo de oxígeno atmosférico del 1%. No fue hasta la explosión de Avalon hace 575 millones de años que los científicos vieron animales en el registro fósil que requieren significativamente más oxígeno atmosférico.

Historia del dióxido de carbono de la Tierra
Los animales también requieren niveles bajos de dióxido de carbono en la atmósfera. Las altas concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera producen acidosis (pH bajo) en océanos, lagos y ríos y en tejidos y fluidos corporales de animales acuáticos. La acidosis es perjudicial para la salud a largo plazo de todos los animales acuáticos y la salud a corto plazo de los animales acuáticos con altas tasas metabólicas.7 Para los animales que respiran aire, los niveles elevados de dióxido de carbono interrumpen la respiración y la autorregulación del suministro de sangre, lo que provoca trastornos cognitivos. e insuficiencia respiratoria y paro circulatorio.8

Se necesitaron tres eventos de bola de aguanieve (edades de hielo en las que más de la mitad de la superficie de la Tierra está cubierta por hielo grueso) para reducir el nivel de dióxido de carbono atmosférico hasta el punto en que los animales de gran tamaño podrían sobrevivir.9 Estos tres eventos fueron el Sturtian (715 –680 millones de años), Marinoan (hace 650–635 millones de años) y Gaskiers (hace 579,9–579,6 millones de años) glaciaciones. Poco después de la glaciación Gaskiers, el nivel de dióxido de carbono atmosférico de la Tierra finalmente disminuyó a un nivel en el que posiblemente podrían existir animales de cuerpo grande. La primera explosión de Avalon hace 575 millones de años marca la primera aparición de animales de gran tamaño.

Implicaciones filosóficas/teológicas
Los logros de investigación del equipo de Wang cierran la puerta a las especulaciones sobre los niveles de oxígeno atmosférico de la Tierra en el pasado. Las últimas palabras de su artículo son: “Los niveles de O2 en la superficie estaban cambiando al ritmo de la evolución eucariota en el Proterozoico”. oxígeno atmosférico, en ese mismo momento aparecieron esos animales. No hubo un proceso evolutivo prolongado. Los animales aparecieron tan pronto como las condiciones de oxígeno permitieron su existencia.

Todos los procesos naturalistas (selección natural, mutaciones, intercambio de genes, epigenética) para impulsar la evolución de la vida requieren largos períodos de tiempo para producir cambios significativos. Sin embargo, el registro fósil, en combinación con la historia de los niveles de oxígeno atmosférico de la Tierra establecida por el equipo de Wang, demuestra que los períodos de tiempo son extremadamente breves, indistinguibles de instantáneos. La inmediatez con la que aparecen los animales que demandan oxígeno cuando los niveles de oxígeno atmosférico alcanzan los niveles mínimos necesarios para su supervivencia respalda el argumento de que un Creador sobrenatural y superinteligente creó tal vida, como se describe en Salmo 104.

Notas al final

Michael Bau y Andrea Koschinsky, “Depuración oxidativa de cerio en óxido de hierro hidratado: evidencia de la distribución de elementos de tierras raras e itrio entre óxidos de hierro y óxidos de manganeso en cortezas hidrogenéticas de ferromanganeso”, Geochemical Journal 43, núm. 1 (2009): 37–47, doi:10.2343/geochemj.1.0005 .Bau y Koschinsky, “Oxidative Scavenging of Cerium”; James W. Moflett, “La relación entre la oxidación del cerio y el manganeso en el entorno marino”, Limnología y oceanografía 39, no. 6 (septiembre de 1994): 1309–18, doi:10.4319/lo.1994.39.6.1309< /a>.Eric J. Bellefroid et al., “Constraints on Paleoproterozoic Atmospheric Oxygen Levels”, Proceedings of the National Academy of Sciences USA 115, no. 32 (23 de julio de 2018): 8104–9, doi:10.1073/pnas.1806216115; Xiao-Ming Liu et al., “Un nivel persistentemente bajo de oxígeno atmosférico en la edad media de la Tierra”, Nature Communications12 (13 de enero de 2021): id. 351, doi:10.1038/s41467-020-20484-7. Noah J. Planavsky et al. ., “Niveles bajos de oxígeno atmosférico en el proterozoico medio y retraso en el ascenso de los animales”, Science 346, no. 6209 (31 de octubre de 2014): 635–8, doi:10.1126/science.1258410; Devon B. Cole et al., “Un registro de isótopos de cromo hospedado en esquisto de oxígeno atmosférico bajo durante el Proterozoico”, Geology 44, no. 7 (1 de julio de 2016): 555–8, doi:10.1130/G37787.1.Donald E. Canfield et al., “Isótopos de cromo altamente fraccionados en esquistos envejecidos en el Mesoproterozoico y oxígeno atmosférico”, Nature Communications 9 (20 de julio de 2018): id. 2871, doi:10.1038/s41467-018-05263-9; G. J. Gilleaudeau et al., “Oxigenación de la atmósfera proterozoica media: pistas de isótopos de cromo en carbonatos”, Cartas de perspectivas geoquímicas 2, no. 2 (24 de mayo de 2016): 178–87, doi:10.7185/geochemlet.1618.Changle Wang et al., “ Fuerte evidencia de un sistema océano-atmósfera débilmente oxigenado durante el Proterozoico”, Proceedings of the National Academy of Sciences USA 119, no. 6 (31 de enero de 2022): íd. e2116101119, doi:10.1073/pnas.2116101119.Hans O. Pörtner, Martina Langenbuch y Anke Reipschläger, “Impacto biológico de las concentraciones elevadas de CO2 en los océanos: lecciones de la fisiología animal y la historia de la Tierra”, Journal of Oceanography 60, no. 4 (1 de agosto de 2004): 705–18, doi:10.1007/s10872-004-5763- 0.Zaher S. Azzam et al., “Los efectos fisiológicos y moleculares de los niveles elevados de CO2”, Ciclo celular 9, no. 8 (20 de abril de 2010): 1528–32, doi:10.4161/cc.9.8.11196< /a>; Kris Permentier et al., “Envenenamiento por dióxido de carbono: una revisión de la literatura de una causa de intoxicación a menudo olvidada en el departamento de emergencias”, International Journal of Emergency Medicine 10 (4 de abril de 2017): id. 14, pág. 1, doi:10.1186/s12245-017-0142-y.Stephan V. Sobolev y Michael Brown, “Surface Erosion Events Controlled the Evolution of Plate Tectonics on Earth”, Nature 570 (5 de junio de 2019): 52–57, doi:10.1038/s41586-019-1258-4; Hugh Ross, “¿Por qué ¿Necesitamos eventos de bola de nieve?La nueva razón para creer de hoy (blog), Razones para creer, 5 de agosto de 2019. Wang et al., “Evidencia sólida ,” pag. 6.

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