La Singularidad Desnuda

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El gas invernadero que resuelve la paradoja del joven Sol débil

Posted by Carlos en agosto 19, 2009

Los orígenes de la vida se remontan a hace más de 3 500 millones de años (3.5 Ga) según indica la evidencia fósil. Aunque los detalles del proceso distan mucho de estar claros y hay diferentes hipótesis al respecto, sí puede afirmase que las condiciones ambientales de temperatura y la disponibilidad de agua líquida fueron determinantes (si no para la aparición de la vida en sí, al menos para los primeros pasos de su evolución en lo que hoy vemos). De manera un tanto intrigante, la existencia de estas condiciones favorables plantea en sí misma un enigma: hace 3-4 Ga el Sol no era más que una jovencísima estrella que comenzaba su camino por la secuencia principal, y su brillo era menor que el actual, apenas un 70% del de hoy en día. De acuerdo con la Ley de Stefan-Boltzmann, la temperatura de un cuerpo negro es proporcional a la raíz cuarta de la energía que emite por unidad de área, lo que nos deja con una temperatura de 0,70,25 = 91% de la actual. La temperatura de la Tierra es a su vez proporcional a la del Sol -asumiendo que el radio de éste y la distancia a la que nos hallamos no varía- lo que quiere decir que si en la actualidad debería ser de unos 279K sin contar el efecto invernadero, por aquel entonces sería de apenas 255K, o lo que es lo mismo unos frígidos -18ºC. Incluso con concentraciones de gases invernadero como las actuales la temperatura no subiría por encima del punto de congelación del agua, en contra de lo que la evidencia muestra. Es lo que se conoce como la paradoja del joven Sol débil.

Evolución del sol.

Evolución del sol. Credit: Tablizer

Lógicamente, la composición de la atmósfera era muy diferente de la actual hace 3.5 Ga y la presencia de gases invernadero debió ser muy superior para permitir que la temperatura permaneciera por encima de 0ºC. El candidato más en boga era el socorrido CO2, pero ahora un reciente estudio conjunto del Tokyo Institute of Technology y de la Universidad de Copenague arroja un nuevo escenario dominado por otro gas: el sulfuro de carbonilo (OCS).

Carbonyl sulfide

El estudio en cuestión ha sido realizado por Yuichiro Ueno y colaboradores, lleva por título

y ha sido publicado esta semana en PNAS. Ueno et al. han analizado la distribución de isótopos sulfurosos en rocas del Arcaico. Dicha distribución depende de la intensidad de la fotolisis del SO2, la cual depende a su vez de la composición atmosférica en la Tierra primitiva, y en particular de los gases que puedan bloquear la radiación ultravioleta. De acuerdo con los modelos numéricos que han desarrollado, las concentraciones observadas son compatibles con una atmósfera rica en OCS. Este gas haría las veces de la actual capa de ozono, con un añadido especial: un potente efecto invernadero, mucho más efectivo que el del CO2 y capaz de compensar la reducida energía solar. Más aún, el OCS actúa como catalizador para la formación de péptidos, lo que resulta sumamente interesante desde el punto de vista de la abiogénesis.

La vida encontró pues un ambiente favorable para su desarrollo gracias a la disponibilidad de agua líquida como disolvente. Formas de vida más sofisticadas se fueron abriendo camino, y hace alrededor de 3 Ga surgieron los primeros organismos fotosintéticos. Con ellos empezó el proceso de enriquecemiento atmosférico de oxígeno (los volcanes superficiales también ayudaron). Paradójicamente este oxígeno reaccionó con el azufre volcánico, dificultando la regeneración de la capa de sulfato de carbonilo y produciendo otros aerosoles sulfúricosde sulfato que actuaron como refrigerantes atmosféricos. Este proceso acabaría por dar lugar durante el Paloproterozoico a la glaciación global que cubrió completamente de hielo y nieve a la superficie terrestre.

4 comentarios to “El gas invernadero que resuelve la paradoja del joven Sol débil”

  1. Juan Crisóstomo said

    Unas clarificaciones:

    1. Depende del diferencial en la fotolisis de los distintos óxidos de los isótopos de azufre con respecto a la frecuencia de la radiación ultravioleta incidente. Esto es lo que relaciona la composición isotópica de una roca con la luz filtrada por la atmósfera.
    2. Aerosol de sulfato, no aerosoles sulfúricos. Puede sonar igual, pero químicamente hay una diferencia.
    3. El sulfuro de carbonilo es COS, no OCS, según la IUPAC. Cualquiera que haya estudiado un mínimo de química orgánica sabe que el grupo carbonilo es -CO. El sulfuro de carbonilo es pues COS. Otra cosa es que se quiera reflejar la estructura de la molécula en la fórmula: O (rojo), C (negro), S (amarillo), pero entonces se dice expresamente.

    4. Esta misma noticia la he leido aquí y pienso que puede ser complementario: http://cesartomelopez.blogspot.com/2009/08/una-solucion-la-paradoja-del-sol-debil.html

    5.Gracias por el artículo.

  2. Carlos said

    Gracias por el comentario y las clarificaciones, Juan. Tomo nota de la normativa de la IUPAC para que en futuro no me pase como a los autores del estudio😉 . Un saludo.

  3. Pere said

    Muy bueno, gracias.

  4. Carlos said

    ¡Gracias, Pere!

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