A pesar de que parece que vivimos tiempos finiseculares, de que el mundo se acaba, de que el cambio climático se eleva sobre nosotros como una espada de Damocles, nuestro planeta dista mucho de ser un mundo armónico y en paz consigo mismo. Por esa razón, si finalmente nos todo se acaba, será ya la sexta vez que ocurre.

En el mundo ya han tenido lugar cinco extinciones masivas (todas ellas antes de que el ser humano existiera) que acabaron con prácticamente toda la vida animal y vegetal por simples azares climáticos. La más antigua de estas extinciones tuvo lugar hace unos 445 millones de años y, según un nuevo estudio publicado en Nature, se produjo porque un enfriamiento climático global alteró los patrones de los corrientes oceánicas y bajó los niveles de oxígeno marino.

Extinción masiva del Ordovícico tardío

La extinción masiva del Ordovícico tardío (LOME) es la primera o la más antigua de las cinco que ya han tenido lugar en nuestro mundo. Alrededor del 85% de las especies marinas, la mayoría de las cuales vivían en océanos poco profundos cerca de los continentes.

Fósiles de braquiópodos del afloramiento del período Ordovícico en la isla de Anticosti, Quebec, Canadá.

Para conocer cómo se produjo exactamente esta extinción, se tomaron medidas de la concentración de yodo en rocas carbonatadas de ese período, contribuyendo con importantes hallazgos sobre los niveles de oxígeno en varias profundidades oceánicas. La concentración del elemento yodo en las rocas carbonatadas sirve como indicador de los cambios en el nivel de oxígeno oceánico en la historia de la Tierra.

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Si bien las causas de la extinción del Ordovícico tardío no se han acordado por completo, el estudio descarta cambios en la oxigenación como una única explicación para esta extinción y agrega nuevos datos que favorecen que el cambio de temperatura sea el mecanismo de muerte para LOME. Según explica el experto en modelos climáticos Alexandre Pohl:

Nos sorprendió ver una anoxia expandida en la parte inferior del océano, ya que la anoxia en la historia de la Tierra generalmente se asocia con el calentamiento global inducido por el vulcanismo. En los últimos años, la creciente evidencia apunta a varios episodios en la historia de la Tierra cuando los niveles de oxígeno también bajaron en climas fríos.

Un instrumento experimental del tamaño de una tostadora a bordo del vehículo llamado MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) ha logrado que el rover Perseverance de la NASA convierta dióxido de carbono de Marte en oxígeno.

La prueba tuvo lugar el 20 de abril, el sexagésimo día marciano, o sol, desde que la misión aterrizó el 18 de febrero en el cráter Jezero.

MOXIE

En esta primera operación, la producción de oxígeno de MOXIE fue de alrededor de 5 gramos, equivalente a aproximadamente 10 minutos de oxígeno respirable para un astronauta.

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La atmósfera de Marte es 96% de dióxido de carbono. MOXIE funciona separando los átomos de oxígeno de las moléculas de dióxido de carbono, que están formadas por un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno. Un producto de desecho, monóxido de carbono, se emite a la atmósfera marciana. El proceso de conversión requiere altos niveles de calor para alcanzar una temperatura de aproximadamente 800 grados Celsius.

Transportar 25 toneladas de oxígeno desde la Tierra a Marte sería una tarea ardua. Transportar un convertidor de oxígeno de una tonelada, un descendiente más grande y poderoso de MOXIE que podría producir esas 25 toneladas, sería mucho más económico y práctico. Jim Reuter, administrador asociado de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD):

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Este es un primer paso fundamental para convertir el dióxido de carbono en oxígeno en Marte. MOXIE tiene más trabajo por hacer, pero los resultados de esta demostración de tecnología son prometedores a medida que avanzamos hacia nuestro objetivo de ver algún día humanos en Marte. El oxígeno no es solo lo que respiramos. El propulsor del cohete depende del oxígeno, y los futuros exploradores dependerán de la producción de propulsor en Marte para hacer el viaje a casa.

Se espera que MOXIE extraiga oxígeno al menos nueve veces más en el transcurso de un Año marciano (casi dos años en la Tierra).

Según revela un nuevo modelo numérico de biogeoquímica y clima, elaborado por investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia, la Tierra mantendrá su atmósfera rica en oxígeno mil millones de años, antes de que la desoxigenación rápida haga que la atmósfera recuerde a la Tierra primitiva.

El estudio, publicado en Nature, tiene importantes ramificaciones no solo para el futuro de la biosfera de la Tierra, sino también para la búsqueda de vida en planetas similares a la Tierra.

Enfoque estocástico

El oxígeno (y el subproducto fotoquímico, el ozono) es la firma biológica más aceptada para la búsqueda de vida en los exoplanetas, Y, por lo que parece, la atmósfera rica en oxígeno solo podría ser posible durante el 20-30% de toda la historia de la Tierra como planeta habitado.

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Cosas que (probablemente) no sabías de la atmósfera de la Tierra

La atmósfera después de la gran desoxigenación se caracteriza por un metano elevado, bajos niveles de CO2 y sin capa de ozono. El sistema de la Tierra probablemente será un mundo de formas de vida anaeróbicas.

Habida cuenta de que el modelado de la evolución futura de la Tierra alberga muchas incertidumbres en las evoluciones geológicas y biológicas, para el modelado de la evolución futura de la Tierra adoptó un enfoque estocástico, que permite a los investigadores obtener una evaluación probabilística de la vida útil de una atmósfera oxigenada.

Según ha explicado Kazumi Ozaki, profesora asistente en la Universidad de Toho y autora principal de la investigación:

Durante muchos años, la vida útil de la biosfera de la Tierra se ha debatido sobre la base del conocimiento científico sobre el brillo constante del sol y el ciclo geoquímico global de carbonato-silicato. Uno de los corolarios de tal marco teórico es una disminución continua de los niveles de CO2 atmosférico y calentamiento global en escalas de tiempo geológicas. De hecho, generalmente se piensa que la biosfera de la Tierra llegará a su fin en los próximos 2.000 millones de años debido a la combinación de sobrecalentamiento y escasez de CO2 para la fotosíntesis. De ser cierto, se puede esperar que los niveles de O2 atmosférico también eventualmente disminuye en un futuro lejano. Sin embargo, no está claro exactamente cuándo y cómo ocurrirá esto.

Se han planteado muchas dudas sobre si el uso de mascarillas durante el ejercicio vigoroso podría comprometer la absorción de oxígeno o aumentar la reinspiración de dióxido de carbono, lo que conduce a una condición (hipoxia hipercápnica) en la que el aumento de dióxido de carbono desplaza el oxígeno en la sangre. Pero no parece que sea así.

Un nuevo estudio de la Universidad de Saskatchewan (USask, Canadá) ha descubierto que el rendimiento del ejercicio y los niveles de oxígeno en la sangre y los músculos no se ven afectados para las personas sanas que usan una mascarilla durante los entrenamientos extenuantes.

No hay pruebas

El estudio, publicado en International Journal of Environmental Research and Public Health, no encontró pruebas que respalden las preocupaciones de algunos deportistas.

El estudio evaluó el uso de una mascarilla de tela de tres capas, e involucró a 14 hombres y mujeres físicamente activos y sanos, controlándose los efectos de la dieta, la actividad física previa y el sueño durante las 24 horas previas a la prueba.

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Se pidió a los participantes que hicieran un breve calentamiento en una bicicleta estática. La prueba de ejercicio implicó un aumento progresivo de la intensidad en la bicicleta mientras mantenían una frecuencia de pedaleo requerida. Una vez que no pudieron mantener la velocidad del pedal, la prueba terminó.

El equipo evaluó a los participantes, que hicieron la prueba tres veces cada uno, una vez con una mascarilla quirúrgica, otra vez con una mascarilla de tela y otra vez sin mascarilla. El equipo registró los niveles de oxígeno en sangre de los participantes y los niveles de oxígeno en los músculos durante la prueba utilizando herramientas de medición no invasivas.

A principios de este año, un grupo de investigadores descubrió un parásito parecido a una medusa que no tiene un genoma mitocondrial, es decir, que estamos ante el primer organismo multicelular que se sabe que tiene esta ausencia. Eso significa que no respira; de hecho, vive su vida completamente libre de la dependencia al oxígeno.

Este descubrimiento no solo está cambiando nuestra comprensión de cómo puede funcionar la vida aquí en la Tierra, sino que también podría tener implicaciones para la búsqueda de vida extraterrestre.

Henneguya salminicola

Todas las células de su cuerpo, excepto los glóbulos rojos, tienen grandes cantidades de mitocondrias, que son esenciales para el proceso de respiración. Descomponen el oxígeno para producir una molécula llamada trifosfato de adenosina, que los organismos multicelulares usan para impulsar los procesos celulares.

Sabemos que hay adaptaciones que permiten que algunos organismos prosperen en condiciones bajas en oxígeno o hipóxicas. Algunos organismos unicelulares han desarrollado orgánulos relacionados con las mitocondrias para realizar el metabolismo anaeróbico; pero la posibilidad de organismos multicelulares exclusivamente anaerobios se creíam imposibles.

Hasta que un equipo de investigadores dirigido por Dayana Yahalomi, de la Universidad de Tel Aviv, en Israel, decidió volver a examinar un parásito común del salmón llamado Henneguya salminicola.

Es un cnidario, que pertenece al mismo filo que los corales, medusas y anémonas. Aunque los quistes que crea en la carne del pescado son antiestéticos, los parásitos no son dañinos y conviven con el salmón durante todo su ciclo de vida. Escondido dentro de su huésped, el pequeño cnidario puede sobrevivir a condiciones bastante hipóxicas. Pero es difícil saber exactamente cómo lo hace sin examinar el ADN de la criatura, así que eso fue lo que hicieron los investigadores, descubriendo así que había perdido su genoma mitocondrial. Además, también había perdido la capacidad de respiración aeróbica y casi todos los genes nucleares involucrados en la transcripción y replicación de mitocondrias.

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Los océanos se están quedando sin oxígeno, según un nuevo análisis

Estos resultados muestran que aquí, por fin, hay un organismo multicelular que no necesita oxígeno para sobrevivir. Exactamente cómo sobrevive sigue siendo un misterio. Podría estar extrayendo adenosina trifosfato de su huésped, pero eso aún no se ha determinado.

El descubrimiento podría ayudar a las pesquerías a adaptar sus estrategias para lidiar con el parásito; aunque es inofensivo para los humanos, nadie quiere comprar salmón plagado de pequeñas medusas extrañas. Pero también es un gran descubrimiento por ayudarnos a comprender cómo funciona la vida.

67 científicos de 17 países han llevado a cabo un reciente análisis publicado por la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza.

En él se revela que los niveles de oxígeno en los océanos del mundo disminuyeron en aproximadamente un 2 por ciento entre 1960 y 2010. La disminución, llamada desoxigenación, se atribuye en gran medida al cambio climático, aunque otras actividades humanas están contribuyendo al problema.

Escorrentía de nutrientes y ciclo planetario

Un ejemplo es la llamada escorrentía de nutrientes: ocurre cuando demasiados nutrientes de los fertilizantes utilizados en granjas y céspedes llegan a las vías fluviales.

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El lugar más profundo de la Tierra dejará ser un misterio gracias a este sumergible chino

Otro estudio publicado en la revista Science también encontró que el agua en algunas partes de los trópicos había experimentado una reducción de oxígeno del 40 al 50 por ciento.

Con todo, aunque nos quedemos con la cifra de solo el 2 por ciento, sigue siendo preocupante, a juicio de Dan Laffoley, asesor principal del programa marino y polar global de la unión de conservación y uno de los editores del informe:

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El calentamiento de los océanos podría provocar una variación en el tamaño de los peces

La disminución podría no parecer significativa porque estamos sentados rodeados de abundante oxígeno y no creemos que nos afecten las pequeñas pérdidas de oxígeno. Pero si tuviéramos que subir al Monte Everest sin oxígeno, llegaría un punto en el que una pérdida de oxígeno del 2 por ciento en nuestro entorno sería muy significativa.

Esta pérdida de oxígeno en el océano es lo suficientemente significativa como para afectar el ciclo planetario de elementos como el nitrógeno y el fósforo que son "esenciales para la vida en la Tierra".

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El océano está más caliente que nunca antes en la historia registrada

Un ejemplo de ello y del desastre que supone la desoxigenación del océano lo tenemos a lo largo de la costa de Florida, donde se han atestiguado muertes masivas de peces.

Con todo, la desoxigenación es solo una de las formas en que los océanos del mundo están en peligro. A medida que absorben dióxido de carbono, los océanos se vuelven menos básicos y más ácidos, disolviendo en algunos lugares las conchas de la vida acuática como almejas, mejillones y camarones en lo que se ha venido a llamar la "osteoporosis del mar".

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Las aguas absorben el 33 % de las emisiones de carbono de origen humano, no el 25 %, y eso es malo

Y, desde mediados del siglo pasado, los océanos han absorbido el 93 por ciento del calor asociado con las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por los humanos, lo que ha provocado el blanqueo masivo de los arrecifes de coral.

El agua más cálida también ocupa más espacio que el agua más fría. La NASA dice que este proceso de expansión térmica ha causado aproximadamente un tercio del aumento existente del nivel del mar.

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Este fue el arrecife más grande del mundo y tuvo 7.000 km de longitud

Las temperaturas de calentamiento también afectan la capacidad del agua del océano para mezclarse, de modo que el oxígeno absorbido en la capa superior no desciende correctamente al océano más profundo. Y el oxígeno disponible se agota más rápidamente porque la vida marina usa más oxígeno cuando las temperaturas son más cálidas.

Las primeras señales de carbón vegetal en el registro fósil, un indicador de incendios forestales, no aparecen hasta hace 420 millones de años.

Esto significa que en la Tierra no hubo fuego durante el 90 por ciento de toda su historia. ¿La razón? Que hace 420 millones de años, los niveles de oxígeno superaron por primera vez el 13 por ciento.

Combustión

Antes de esas fechas, los niveles de oxígeno en la atmósfera en la Tierra eran tan bajos que sencillamente no podía mantenerse la combustión, aunque sí hubiera erupciones volcánicas. Tal y como lo explica Lewis Dartnell en su libro Orígenes:

Así, el aumento de este no solo permitió que la vida más compleja evolucionara en la Tierra, sino que también confirió a la humanidad el fuego como utensilio. Primero lo usamos para liberarnos del frío nocturno y para mantener a raya a los depredadores, para cocinar comida y para desbrozar las tierras.

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Marte tendría suficiente oxígeno para albergar vida bajo su superficie, según un nuevo estudio encabezado por la NASA

La vida multicelular más compleja depende del oxígeno para sobrevivir, así como de una capa de ozono para proteger la superficie del planeta de la radiación ultravioleta. De este modo, si bien hubo muchos organismos que resultaron envenenados por el reactivo oxígeno o que fueron relegados a refugios anóxicos, la vida compleja llegó en tromba como lo hizo el fuego.

Un nuevo estudio sugiere que el agua salada en o cerca de la superficie del planeta rojo podría contener suficiente O2 disuelto para sustentar a los microbios que respiran oxígeno, e incluso a organismos más complejos como las esponjas.

El trabajo ha sido publicado en Nature Geoscience.

Oxígeno molecular

"Nadie pensó en Marte como un lugar donde la respiración aeróbica funcionaría porque hay muy poco oxígeno en la atmósfera", ha señalado Vlada Stamenkovic, un científico planetario del Laboratorio de Propulsión a Chorro que ha dirigido este estudio.

Como parte del informe, Stamenkovic y sus colegas también identificaron qué regiones de Marte tienen mayor probabilidad de albergar salmueras con la mayor cantidad de oxígeno disuelto. Esto podría ayudar a la NASA y otras agencias espaciales a planificar dónde enviar módulos de aterrizaje en futuras misiones.

La atmósfera de Marte es extremadamente delgada, 160 veces más delgada que la atmósfera de la Tierra. Además, la temperatura en la superficie con frecuencia cae a menos de 100 ºC, lo que hace que sea extremadamente difícil que exista agua líquida en la superficie del planeta.

El agua líquida pura se congelaría o evaporaría en Marte, pero el agua salada, o salmuera, podría permanecer en un estado líquido en o justo debajo de la superficie. Esto se debe a que el agua mezclada con sales tiene una temperatura de congelación más baja que el agua corriente.

Para calcular la cantidad de oxígeno que podrían absorber las salmueras, los investigadores tuvieron que considerar su química, así como la temperatura y la presión del aire en la superficie marciana. Las salmueras absorberán más oxígeno cuando la temperatura sea más baja y la presión del aire sea más alta.

En estudio hallaron que las concentraciones de oxígeno serían especialmente altas en las salmueras que se encuentran en las regiones polares, donde las temperaturas son más bajas. Hasta el momento, sin embargo, este trabajo se ha realizado a través de simulaciones de ordenador.

Es el elemento químico de numero atómico 8, masa atómica 15,99 y símbolo O ; es un gas incoloro e inodoro que se encuentra en el aire, en el agua, en los seres vivos y en la mayor parte de los compuestos orgánicos e inorgánicos.

También resulta fundamental para que los seres humanos puedan vivir. Pero ¿cuánto consumimos todos nosotros?

El oxígeno en la Tierra

Un ser humano normal, en los niveles de oxígeno actuales, requiere inspirar cada cuatro segundos, unas 20.000 inspiraciones al día. Según cálculos de Sam Kean, en su libro El último aliento de César:

Eso significa que cada uno de nosotros quema un cuatrillón (1.000.000.000.000.000.000.000.000) de moléculas de oxígeno cada veinticuatro horas. Con siete mil millones de personas en la Tierra, además de un montonazo de otros organismos que requieren oxígeno, es fácil entender lo voraces que somos los animales.

Hagamos más cálculos. Debemos multiplicar un cuatrillón de moléculas por siete mil millones de personas que hay en la Tierra. El resultado sería un 7³³. Ese es el número de moléculas que oxígeno que consume solo la humanidad cada día.

En otras palabras. Los humanos inspiramos y espiramos entre cinco y seis litros de aire por minuto, eso determina que en 24 horas una persona respira entre 7.200 y 8.600 litros.

La persona media necesita alrededor de 130 metros cúbicos de oxígeno al año. En lugares de vegetación exuberante, como las selvas tropicales, cada árbol genera en promedio unos 273 metros cúbicos de oxígeno al año.

Si mañana desapareciesen de la faz de la Tierra todas las plantas y todas las bacterias productoras de oxígeno, los seres humanos y otros animales probablemente se asfixiarían hasta morir en el curso de un millar de años, poniendo fin así a la vida inteligente en la Tierra en menos de una millonésima del tiempo que necesitó para evolucionar.

Según un estudio realizado por un equipo de científicos de GO2NE ('Global Ocean Oxygen Network'), un nuevo grupo de trabajo creado en 2016 por la Comisión Oceanográfica Intergubernamental de Naciones Unidas, cada vez hay más "zonas muertas" en los océanos, es decir, regiones donde apenas hay oxígeno.

Los océanos no solo producen gran parte del oxígeno que respiramos, sino que constituye un elemento esencial para la propia vida marina.

Zonas muertas

La disminución en el oxígeno del océano se encuentra entre los efectos más graves de las actividades humanas en el medio ambiente de la Tierra. El problema es que los científicos esperan que el oxígeno continúe cayendo incluso fuera de estas zonas a medida que la Tierra se calienta.

Según apunta Vladimir Ryabinin, secretario ejecutivo de la Comisión Oceanográfica Internacional que formó el grupo GO2NE:

Aproximadamente la mitad del oxígeno en la Tierra proviene del océano. Sin embargo, los efectos combinados de la carga de nutrientes y el cambio climático aumentan enormemente el número y el tamaño de las 'zonas muertas' en el mar abierto y las aguas costeras, donde el oxígeno es demasiado bajo para soportar la mayoría de la vida marina.

Disminuciones menores de oxígeno pueden obstaculizar el crecimiento en los animales, obstaculizar la reproducción y provocar enfermedades o incluso la muerte. También es posible que desencadenen la liberación de sustancias químicas peligrosas como el óxido nitroso, un gas de efecto invernadero hasta 300 veces más potente que el dióxido de carbono.

Arrecifes de coral

Los arrecifes de coral también pueden consumirse sin suficiente oxígeno. En otro estudio publicado en Science, un equipo internacional de científicos ha medido la creciente tasa de blanqueamiento de corales en lugares de todo el trópico en las últimas cuatro décadas, lo que evidencia su destrucción.

Antes de la década de 1980, el blanqueamiento masivo de corales era inaudito. Por ejemplo, la Gran Barrera de Coral ahora se ha blanqueado cuatro veces desde 1998. Según el autor Andrew Baird:

El blanqueamiento de corales es una respuesta al estrés causada por la exposición de los arrecifes de coral a las temperaturas oceánicas elevadas. Cuando el blanqueamiento es severo y prolongado, muchos de los corales mueren. Se necesita al menos una década para reemplazar incluso a las especies de más rápido crecimiento.