Océano de Canfield

El modelo del océano Canfield fue propuesto por el geoquímico Donald Canfield para explicar la composición del océano desde mediados hasta finales del Proterozoico .

Historia

En un artículo publicado en 1998 en Nature , ^[1] Canfield argumentó que el océano profundo era anóxico y sulfídico (también conocido como euxínico ) durante la época del Gran Evento de Oxidación (hace entre 1.800 y 800 millones de años (Gya)), y que esas condiciones cesaron la deposición mineral de formaciones de hierro en bandas (BIF) ricas en hierro en los sedimentos oceánicos. Antes de la teoría del océano de Canfield, se creía que el hecho de que el océano se oxigenara por completo durante el Gran Evento de Oxidación (GOE; ~2,46 Gya) era el mecanismo que cesaba la deposición de BIF. ^[2]

Formación

Al final del período de gran expansión, los niveles de oxígeno en la atmósfera eran tan altos como el 10% de los niveles actuales. ^[3] En estas condiciones, el océano profundo probablemente habría permanecido anóxico. Sin embargo, la atmósfera tenía suficiente oxígeno para facilitar la erosión de los minerales terrestres que contienen sulfato, lo que llevó el sulfato (SO ₄^2- ) al océano a través de la escorrentía . ^{[4] Luego,}los microorganismos redujeron el sulfato para producir sulfuro de hidrógeno (H ₂ S):

${\ce {2CH2O + SO4^2- -> H2S + 2HCO3^-}}$

Hacia 1,8 Gya, las concentraciones de sulfuro (S ^2- ) eran lo suficientemente altas como para precipitar el hierro de las profundidades del océano al unirse con el hierro para formar pirita (FeS ₂ ), poniendo fin de manera efectiva a la formación de BIF. ^[1]

Evidencia

La mayor parte de la evidencia de las condiciones oceánicas euxínicas proviene de las proporciones de isótopos estables encontradas en los registros de sedimentos. Por ejemplo, se encontró que el δ ³⁴ S , o la medición de las concentraciones de ³⁴ S y ³² S en comparación con un estándar, rondaba el 40 ‰ durante el Boring Billion. ^[4] Un valor de δ ³⁴ S superior al 45 ‰ sería evidencia de un océano completamente oxigenado, mientras que un valor de δ ³⁴ S inferior al 5 ‰ implicaría una atmósfera anóxica. ^[4]

En el artículo, Canfield también utilizó un modelo de caja para explicar cómo se habrían formado los océanos intermedios, u océanos que están solo parcialmente oxidados. ^[1] El modelo muestra que, suponiendo que los niveles de nutrientes estuvieran cerca de los niveles actuales, los niveles de oxígeno atmosférico habrían tenido que ser mucho más altos al final del GOE para oxigenar completamente el océano.

Disputa científica

Existe cierta controversia sobre la estabilidad de la euxinia a gran escala. ^[5] Las condiciones euxínicas darían lugar al agotamiento de metales esenciales para la vida, como el molibdeno y el cobre . Esto impediría las altas tasas de producción primaria que se requieren para que se formen los océanos euxínicos en primer lugar. ^[5] De hecho, la evidencia de los registros de esquisto encontró que las concentraciones de molibdeno en el océano eran inferiores a 1/5 de las del océano actual. ^[6]

Véase también

Evento anóxico : eventos históricos de agotamiento de oxígeno en los océanos de la Tierra
Hipoxia : condiciones o niveles bajos de oxígeno
Boring Billion : Historia de la Tierra, hace entre 1.800 y 800 millones de años
Extinción masiva : disminución generalizada y rápida de la biodiversidad en la Tierra
Estratificación oceánica : estratificación del agua del océano debido a diferencias de densidad
Evento de extinción del Pérmico-Triásico : el evento de extinción más grave de la Tierra
Efecto Suess : Firma química atmosférica de la quema de combustibles fósiles

Referencias

^ abc Canfield, DE (1998). "Un nuevo modelo para la química oceánica del Proterozoico". Nature . 396 (6710): 450–453. Bibcode :1998Natur.396..450C. doi :10.1038/24839. S2CID 4414140.
^ Cloud, P. (1 de junio de 1972). "Un modelo funcional de la Tierra primitiva". American Journal of Science . 272 (6): 537–548. doi :10.2475/ajs.272.6.537. ISSN 0002-9599.
^ Ossa Ossa, Frantz; Spangenberg, Jorge E.; Bekker, Andrey; König, Stephan; Stüeken, Eva E.; Hofmann, Axel; Poulton, Simon W.; Yierpan, Aierken; Varas-Reus, Maria I.; Eickmann, Benjamin; Andersen, Morten B.; Schoenberg, Ronny (2022). "Niveles moderados de oxigenación durante la última etapa del Gran Evento de Oxidación de la Tierra". Earth and Planetary Science Letters . 594 : 117716. doi :10.1016/j.epsl.2022.117716. hdl : 10481/78482 . S2CID 251150500.
^ abc Anbar, AD; Knoll, AH (16 de agosto de 2002). "Química y evolución del océano proterozoico: ¿un puente bioinorgánico?". Science . 297 (5584): 1137–1142. doi :10.1126/science.1069651. ISSN 0036-8075. PMID 12183619. S2CID 5578019.
^ de Kendall, Brian; Anbar, Ariel D.; Kappler, Andreas; Konhauser, Kurt O. (20 de abril de 2012), Knoll, Andrew H.; Canfield, Donald E.; Konhauser, Kurt O. (eds.), "El ciclo global del hierro", Fundamentos de geobiología (1.ª ed.), Wiley, págs. 65–92, doi :10.1002/9781118280874.ch6, ISBN 978-1-118-28081-2, consultado el 16 de abril de 2023
^ Scott, C.; Lyons, T. W.; Bekker, A.; Shen, Y.; Poulton, SW; Chu, X.; Anbar, AD (2008). "Rastreando la oxigenación escalonada del océano Proterozoico". Nature . 452 (7186): 456–459. doi :10.1038/nature06811. ISSN 1476-4687. PMID 18368114. S2CID 205212619.

[Canfield_19982-1] Canfield, DE (1998). "Un nuevo modelo para la química oceánica del Proterozoico". Nature . 396 (6710): 450–453. Bibcode :1998Natur.396..450C. doi :10.1038/24839. S2CID 4414140.

[2] Cloud, P. (1 de junio de 1972). "Un modelo funcional de la Tierra primitiva". American Journal of Science . 272 (6): 537–548. doi :10.2475/ajs.272.6.537. ISSN 0002-9599.

[3] Ossa Ossa, Frantz; Spangenberg, Jorge E.; Bekker, Andrey; König, Stephan; Stüeken, Eva E.; Hofmann, Axel; Poulton, Simon W.; Yierpan, Aierken; Varas-Reus, Maria I.; Eickmann, Benjamin; Andersen, Morten B.; Schoenberg, Ronny (2022). "Niveles moderados de oxigenación durante la última etapa del Gran Evento de Oxidación de la Tierra". Earth and Planetary Science Letters . 594 : 117716. doi :10.1016/j.epsl.2022.117716. hdl : 10481/78482 . S2CID 251150500.

[:0-4] Anbar, AD; Knoll, AH (16 de agosto de 2002). "Química y evolución del océano proterozoico: ¿un puente bioinorgánico?". Science . 297 (5584): 1137–1142. doi :10.1126/science.1069651. ISSN 0036-8075. PMID 12183619. S2CID 5578019.

[:1-5] Kendall, Brian; Anbar, Ariel D.; Kappler, Andreas; Konhauser, Kurt O. (20 de abril de 2012), Knoll, Andrew H.; Canfield, Donald E.; Konhauser, Kurt O. (eds.), "El ciclo global del hierro", Fundamentos de geobiología (1.ª ed.), Wiley, págs. 65–92, doi :10.1002/9781118280874.ch6, ISBN 978-1-118-28081-2, consultado el 16 de abril de 2023

[6] Scott, C.; Lyons, T. W.; Bekker, A.; Shen, Y.; Poulton, SW; Chu, X.; Anbar, AD (2008). "Rastreando la oxigenación escalonada del océano Proterozoico". Nature . 452 (7186): 456–459. doi :10.1038/nature06811. ISSN 1476-4687. PMID 18368114. S2CID 205212619.