Com els microorganismes van formar l'escorça terrestre

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Les muntanyes semblen especialment impressionants amb el teló de fons de l'interminable estepa mongol. Dempeus als peus, un té la temptació de reflexionar sobre el poder colossal de les entranyes de la terra que han amuntegat aquestes crestes. Però ja de camí cap al cim crida l'atenció un dibuix prim que cobreix les cornisas rocoses. Aquesta aigua de pluja va corroir lleugerament els esquelets porosos de les antigues esponges arqueociades que formaven la muntanya, els autèntics constructors de la serra.

Petits gegants de gran construcció

Una vegada, fa més de mig milió d'anys, van sortir del fons d'un mar càlid com un escull brillant d'una illa volcànica. Va morir, cobert amb una gruixuda capa de cendra calenta: fins i tot es van cremar alguns arqueociats i es van conservar cavitats a la toba congelada.

No obstant això, molts esquelets, que havien crescut junts durant la seva vida i s'havien "congelat" a la roca per capes sinuoses de ciment marí, romanen als seus llocs habituals encara avui, quan el mar ja fa temps que desapareixerà. Cadascun d'aquests esquelets és més petit que un dit petit. Quants n'hi ha?

Els esquelets de petits radiolaris formen les roques silícies de les serralades.

Un cop estimat el volum d'una muntanya baixa (al voltant d'un quilòmetre de diàmetre als peus i uns 300 m d'alçada), podem calcular que en la seva construcció van participar uns 30.000 milions d'esponges. Aquesta és una xifra molt subestimada: molts esquelets s'han fregat durant molt de temps en pols, d'altres s'han dissolt completament, sense tenir temps de cobrir-los amb capes protectores de sediment. I aquesta és només una muntanya, i a l'oest de Mongòlia hi ha serres senceres.

Quant de temps van trigar les petites esponges a completar un "projecte" tan grandiós?

I aquí hi ha un altre penya-segat a prop, més petit, i no blanc, de pedra calcària, sinó de color gris vermellós. Està format per fines capes d'esquist silici, rovellades per l'oxidació de les inclusions de ferro. En un moment, aquestes muntanyes eren el fons marí, i si us dividiu correctament al llarg de les capes (colpeu amb força, però amb cura), aleshores a la superfície que s'obre es poden veure miríades d'agulles i creus de 3-5 mm.

Es tracta de restes d'esponges marines, però, a diferència de tot l'esquelet calcari dels arqueociats, la seva base està formada per elements separats de silici (espícules). Per tant, morts, es van esmicolar, escampats el fons amb els seus "detalls".

L'esquelet de cada esponja constava d'almenys mil "agulles", unes 100 mil d'elles estan escampades per cada metre quadrat. L'aritmètica senzilla ens permet estimar quants animals van necessitar per formar una capa de 20 metres sobre una àrea de almenys 200 x 200 m: 800.000 milions. I aquesta és només una de les altures que ens envolten, i només un parell de càlculs aproximats. Però ja d'ells es desprèn que com més petits són els organismes, més gran és el seu poder creatiu: els principals constructors de la Terra són unicel·lulars.

Les plaques calcàries calades d'algues planctònics unicel·lulars -cocòlits- es combinen en grans cocosferes i, quan s'enfonsen, es converteixen en dipòsits de guix.

A terra, a l'aigua i a l'aire

Se sap que en cada 1 cm³El guix d'escriure conté uns 10.000 milions d'escates calcàries fines de cocolitofòrids d'algues planctòniques. Molt més tard que l'època dels mars mongols, al Mesozoic i l'actual Cenozoic, van erigir els penya-segats de guix d'Anglaterra, el Volga Zhiguli i altres massissos, cobrien el fons de tots els oceans moderns.

L'escala de les seves activitats de construcció és sorprenent. Però palideixen en comparació amb altres transformacions que la seva pròpia vida ha fet al planeta.

El gust salat dels mars i oceans ve determinat per la presència de clor i sodi. Les criatures marines no necessiten cap dels dos elements en grans quantitats, i s'acumulen en solució aquosa. Però gairebé tota la resta -tot el que es duu a terme pels rius i prové de les entranyes a través de fonts termals de fons- s'absorbeix en un instant. Les diatomees unicel·lulars i els radiolaris prenen el silici per les seves closques ornamentades.

Gairebé tots els organismes necessiten fòsfor, calci i, per descomptat, carboni. Curiosament, la creació d'un esquelet calcari (com el dels coralls o els arqueociats antics) es produeix amb l'alliberament de diòxid de carboni, de manera que l'efecte hivernacle és un subproducte de la construcció d'esculls.

Els cocolitòfòrids absorbeixen no només el calci de l'aigua, sinó també el sofre dissolt. És necessari per a la síntesi de compostos orgànics que augmenten la flotabilitat de les algues i permeten que es mantinguin a prop d'una superfície il·luminada.

Quan aquestes cèl·lules moren, els orgànics es desintegren i els compostos volàtils de sofre s'evaporen juntament amb l'aigua, servint de llavor per a la formació de núvols. Un litre d'aigua de mar pot contenir fins a 200 milions de cocolitòfòrids, i cada any aquests organismes unicel·lulars subministren fins a 15,5 milions de tones de sofre a l'atmosfera, gairebé el doble que els volcans terrestres.

El sol és capaç de donar a la Terra 100 milions de vegades més energia que les pròpies entranyes del planeta (3400 W/m² contra 0,00009 W/m²). Gràcies a la fotosíntesi, la vida pot utilitzar aquests recursos, obtenint una potència que supera les capacitats dels processos geològics. Per descomptat, gran part de la calor del sol simplement es dissipa. Però, de totes maneres, el flux d'energia produït pels organismes vius és 30 vegades superior al geològic. La vida ha controlat el planeta durant almenys 4.000 milions d'anys.

L'or natiu de vegades forma cristalls estranys que són més valuosos que el propi metall preciós.

Forces de la llum, forces de la foscor

Sense els organismes vius, moltes roques sedimentàries no s'haurien format en absolut. El mineralogista Robert Hazen, que va comparar la varietat de minerals a la Lluna (150 espècies), Mart (500) i el nostre planeta (més de 5000), va concloure que l'aparició de milers de minerals terrestres està relacionada directa o indirectament amb l'activitat del seu biosfera. Les roques sedimentàries acumulades al fons de les masses d'aigua.

Enfonsant-se fins a una profunditat, al llarg de milions i centenars de milions d'anys, les restes d'organismes van formar potents dipòsits, que van quedar per esprémer a la superfície en forma de serralades. Això es deu al moviment i col·lisió d'enormes plaques tectòniques. Però la tectònica en si no hauria estat possible sense dividir les roques en una mena de "matèria fosca" i "matèria lleugera".

El primer està representat, per exemple, pels basalts, on predominen els minerals de tons foscos -piroxens, olivines, plagioclases bàsiques, i entre els elements - magnesi i ferro. Aquests últims, com els granits, estan formats per minerals de color clar: quars, feldspats potàssics, plagioclases d'albita, rics en ferro, alumini i silici.

Les roques fosques són més denses que les clares (de mitjana 2,9 g/cm).³ contra 2,5-2,7 g/cm³) i formen plaques oceàniques. Quan xoquen amb plaques continentals menys denses i "lleugeres", les oceàniques s'enfonsen sota elles i es fonen a les entranyes del planeta.

Les bandes brillants dels minerals de ferro reflecteixen l'alternança estacional de les capes silícies fosques i ferruginoses vermelles.

Els minerals més antics indiquen que va ser la "matèria fosca" la que va aparèixer primer. Tanmateix, aquestes denses roques no podien enfonsar-se en elles mateixes per posar les plaques en moviment. Això requeria el "costat brillant": minerals, que són escassos a l'escorça immòbil de Mart i la Lluna.

No és sense raó que Robert Hazen creu que van ser els organismes vius de la Terra, transformant unes roques en altres, els que finalment van provocar l'acumulació de la "matèria lleugera" de les plaques. Per descomptat, aquestes criatures -en la seva majoria actinomicets unicel·lulars i altres bacteris- no es van proposar una tasca tan súper. El seu objectiu, com sempre, era trobar menjar.

Metal·lúrgia ferrosa dels oceans

De fet, el vidre de basalt que va esclatar el volcà és un 17% de ferro, i cada metre cúbic d'aquest és capaç d'alimentar 25 bilions de bacteris de ferro. Existeixen almenys 1.900 milions d'anys, transformen hàbilment el basalt en un "nanoshet" ple de nous minerals d'argila (en els darrers anys, aquest mecanisme ha estat reconegut com una fàbrica biogènica de minerals d'argila). Quan aquesta roca s'envia a les entranyes per fondre's, se'n formen nous minerals "lleugers".

Probablement el producte de bacteris i minerals de ferro. Més de la meitat d'ells es van formar fa entre 2, 6 i 1.850 milions d'anys, i només l'anomalia magnètica de Kursk conté uns 55.000 milions de tones de ferro. Sense vida, difícilment es podrien acumular: per a l'oxidació i la precipitació del ferro dissolt a l'oceà, es requereix oxigen lliure, l'aparició del qual en els volums requerits només és possible gràcies a la fotosíntesi.

Els bacteris Acidovorax estimulen la formació d'òxid verd - hidròxid de ferro.

La vida és capaç de dur a terme el "processament" del ferro i en les profunditats fosques, privades d'oxigen. Els àtoms d'aquest metall, enduts per fonts submarines, són capturats per bacteris capaços d'oxidar el ferro fèrric per formar ferro fèrric, que s'assenta al fons amb rovell verd.

Fa un parell de mil milions d'anys, quan encara hi havia molt poc oxigen al planeta, això passava a tot arreu, i avui l'activitat d'aquests bacteris es pot veure en algunes masses d'aigua pobres en oxigen.

microbis preciosos

És possible que grans dipòsits d'or no haguessin aparegut sense la participació de bacteris anaeròbics que no necessiten oxigen. Els principals jaciments del metall preciós (incloent-hi el Witwatersrand al sud d'Àfrica, on les reserves explorades són d'unes 81 mil tones) es van formar fa 3, 8-2, 5 mil milions d'anys.

Tradicionalment, es creia que els minerals d'or locals es formaven per la transferència i el rentat de partícules d'or pels rius. Tanmateix, l'estudi de l'or de Witwatersrand revela una imatge completament diferent: el metall va ser "extraït" per bacteris antics.

Dieter Halbauer va descriure estranys pilars de carboni emmarcats per partícules d'or pur el 1978. Durant molt de temps, el seu descobriment no va cridar gaire l'atenció fins que l'anàlisi microscòpica i isotòpica de mostres de mineral, el modelatge de la formació de mineral per colònies de microbis moderns i altres càlculs van confirmar la correcció del geòleg.

Aparentment, fa uns 2.600 milions d'anys, quan els volcans van saturar l'atmosfera amb sulfur d'hidrogen, àcid sulfúric i diòxid de sofre amb vapor d'aigua, les pluges àcides van arrossegar les roques que contenien or dispers i van portar solucions a aigües poc profundes. No obstant això, el mateix metall preciós va arribar allà en forma dels compostos més perillosos per a qualsevol criatura viva, com el cianur.

Per evitar l'amenaça, els microbis van "desinfectar" l'aigua, reduint les sals d'or tòxiques a complexos organometàl·lics o fins i tot a metall pur. Les partícules brillants es van assentar a les colònies bacterianes, formant motlles de cadenes pluricel·lulars, que ara es poden veure amb un microscopi electrònic d'escaneig. Els microbis continuen precipitant or fins i tot ara; aquest procés s'observa, per exemple, a les aigües termals de Nova Zelanda, encara que a una escala molt modesta.

Tant el Witwatersrand com, probablement, altres jaciments de la mateixa edat van ser el resultat de l'activitat vital de les comunitats bacterianes en una atmosfera lliure d'oxigen. L'anomalia magnètica de Kursk i els jaciments de mineral de ferro relacionats es van formar al començament de l'època de l'oxigen. No obstant això, no van aparèixer més dipòsits d'aquesta escala i és poc probable que tornin a prendre forma: la composició de l'atmosfera, les roques i les aigües oceàniques ha canviat moltes vegades des d'aleshores.

Però durant aquest temps, innombrables generacions d'organismes vius també han canviat, i cadascun d'ells va aconseguir participar en l'evolució global de la Terra. Els matolls d'esponges marines i les cues de cavall semblants a arbres de la terra han desaparegut, fins i tot els ramats de mamuts són cosa del passat, deixant un rastre en la geologia. Ha arribat el moment d'altres éssers i nous canvis en totes les closques del nostre planeta: aigua, aire i pedra.