Estromatolitos y trombolitos: Fósiles vivientes en Torres del Paine, Patagonia.

Marcelo Solari C. Dr. en Ciencias, Mención Geología Grupo de Geopatrimonio, Sociedad Geológica de Chile masolaric@gmail.com Claves en el conocimiento futuro y pasado.

Desde tiempos inmemoriales, los seres humanos se han preguntado acerca de su origen y como la vida comenzó y evolucionó hacia las abundantes formas de vida que conocemos hoy. Durante la búsqueda por comprender los orígenes y evolución de la vida en nuestro planeta, hemos encontrado importantes evidencias de vida antigua preservadas como fósiles en las rocas terrestres. Gracias a la nueva oportunidad que nos ofrecen los avances tecnológicos de exploración espacial, nosotros podemos buscar evidencias de vida en el Sistema Solar y quizás también fuera de él en planetas extra-solares. Investigaciones revelan que en Marte y en las lunas Galileanas de Júpiter, la volcánica Io y la gélida Europa, fluidos y gases están presentes en condiciones físico-químicas extremas. Estos hallazgos levantan la posibilidad de la existencia de vida extraterrestre, para la cual los mejores candidatos serían bacterias extremófilas similares a las que se encuentran en la Tierra.

La Tierra se formó hace aproximadamente 4500 millones de años atrás y las primeras formas de vida fueron células procariontas muy probablemente similares a las bacterias primitivas actuales. Una de las primeras evidencias claves de vidas son fósiles de comunidades bacterianas antiguas llamados estromatolitos que han sido fechados en aproximadamente 3400 millones de años. Estromatolitos y

trombolitos son depósitos órgano-sedimentarios encontrados en mares y lagos salinos que están formados por comunidades de bacterias, las cuales atrapan sedimentos e inducen la precipitación de minerales. Ellas difieren en que los estromatolitos contienen láminas de sedimentos y minerales formados desde capas de bacterias, mientras que los trombolitos están formados por bacterias que inducen la precipitación de minerales precipitados sin una estructura lamina.

El ambiente primitivo de la Tierra durante la era Arqueana (2500 a 3700 millones de años) era extremo. Los mares carecían de grandes cantidades de oxígeno y la atmósfera era caliente, polvorienta, carente de oxígeno y rica en gases volcánicos tóxicos. Los estromatolitos formados por bacterias fotosintéticas se adaptaron a vivir en los márgenes de los océanos Arqueanos. Dichas bacterias fotosintéticas capturaron parte del dióxido carbónico de la atmósfera primitiva y fueron las responsables principales de incrementar el oxígeno, cambiando de este modo la composición de la atmósfera y los océanos en el tiempo geológico. Con el aumento de oxígeno fue posible la evolución de las diversas formas de vida que conocemos en el presente.

La observación de la vida que habita la Tierra es clave en el entendimiento de las formas de vida halladas en el registro fósil y dicho

conocimiento será invaluable si encontramos vida extraterrestre. El presente es clave en la comprensión del pasado y el futuro.

En el mundo existen escasos lugares donde las microbialitas, como los estromatolitos y trombolitos, se desarrollan ampliamente expuestos y están vivos hoy. Trabajos recientes de Solari (2010b) y Airo (2010) revelan que Torres del Paine es uno de los lugares donde existen estas extrañas formaciones bacterianas y que ofrece un sitio de categoría mundial para investigar el origen de la vida en el planeta que puede bastamente incrementar el conocimiento de la vida en condiciones extremas y por último ofrecer un nuevo punto de vista dentro del las posibilidades para la exploración de vida extraterrestre.

Lago Sarmiento y Laguna Amarga se encuentran en la Cuenca de Torres del Paine (Figura 1). Estos

lagos tienen características comunes que proveen condiciones esenciales para el desarrollo de las comunidades microbialiticas: (1) un área que se encuentra aislada de los cursos de aguas superficiales, una condición que previene la disolución por el aporte de agua desde los ríos; (2) son lagos cerrados en un área donde la evaporación es mayor que la precipitación;(3) las rocas que están bajo las cuencas pertenecen a la Formación Cerro Toro, una sucesión marina Cretácica que provee carbonatos a los lagos a través del proceso de lixiviación. Lago Sarmiento y Laguna Amarga se elevan como una de las mejores colonias lacustres alrededor del mundo. Grandes colonias de Trombolitos están presentes en Lago Sarmiento, mientras extensas colonias de estromatolitos viven en Laguna Amarga (Solari et al., 2010a).

Figura 1: Modelo de elevación y batimetría destacando los lagos con comunidades microbianas y la posición de las morrenas (Solari et al, 2010a).

Las colonias de trombolitos de Lago Sarmiento. Lago Sarmiento posee una profundidad máxima de 312 m. Es un lago alcalino con una salinidad promedio de 1.9 mg/l, un pH entre 8.3 y 8.7, y una temperatura media superficial de 6.2°C en invierno y 12.2°C en verano (Campos et al., 1994; Soto et al., 1994). Colonias de bacterias, hoy sin vida, construyeron edificios de carbonatos masivos que se observan por sobre el nivel actual de lago (Figura 2), debido al descenso del nivel lacustre. Similarmente, activas colonias están hoy creciendo bajo la superficie del espejo de agua. Las colonias poseen una estructura no laminada constituida por coágulos de carbonatos la cual los clasifica como trombolitos (Airo 2010).

Importantes cambios en el nivel

del agua de Lago Sarmiento se evidencian por cuatro terrazas lacustres (T4, T3, T2 y T1 en la Figura 3) que descansan sobre los 77 m.s.n.m del

actual nivel del agua. Bajo la terraza T1, se observan altas y extensas colonias de trombolitos. Bajo el agua se observan microbialitas vivas que están compuestas por conchas de gastrópodos

Figura 2: Trombolitos en la costa sur de Lago Sarmiento.

y cianobacterias filamentosas encerradas por calcita. La estructura coagulada observada a escala microscópica y macroscópica clasifican estos depósitos como trombolitos. En los trombolitos, se observan zonas de diferentes colores separadas por contactos nítidos. Los contactos de colores café claro, blanco, gris y café oscuro han sido interpretados como el resultados de cuatro cambios en el nivel del lago (Solari et al, 2010 a).

Las colonias de estromatolitos de Laguna Amarga. La profundidad máxima de Laguna Amarga es de 4.1 m y su altitud es de 80 m.s.n.m (Campos et al, 1996). El pH promedio es de 9.1, mientras que la salinidad y temperatura promedio son de 26.1 mg/l and 11.7 °C, respectivamente (Campos et al., 1996). Las condiciones físco-químicas son el reflejo de la existencia de comunidades de fitoplancton dominado por Cyanophyceae Aff.Gloescaspa y Artemia (Campos et al., 1996).

Siete terrazas lacustres están presentes a lo largo de las laderas de Laguna Amarga. El lago recibe aportes de agua desde vertientes someras, en las cuales precipitan costras de carbonatos laminados. La precipitación de las costras de carbonatos es probablemente inducida por la desgasificación de CO2, evidenciada por burbujas de gas en el agua y pequeños (2-4 mm de diámetro) respiraderos circulares de carbonatos o domos sobre la corteza. A lo largo de la costa oeste se observan grietas de desecación formadas en depósitos de limos (Solari et al. 2010).

Un cinturón de sal se desarrolla a lo largo de casi toda la línea de costa, con cristales que alcanzan los 0.8 cm. La composición química de las sales y análisis de difracción de Rayos X revelan la presencia de thenardita, pero la existencia de otras sales no puede ser descartada (Solari et al. 2010).

La laguna forma el hábitat de colonias modernas de microbialitas, las cuales se adosan sobre el fango y arena del fondo de la laguna y son cubiertas por unos pocos centímetros de agua.

Figura 3: Ejemplo de terrazas observadas en Lago sarmiento. En el zoom, cada nivel se asocia a cambios entre las zonas con diferentes colores : café claro (T1a), blanco (T1b), gris (T1c) y café oscuro (T1d) (Solari et al., 2010 a).

Los estromatolitos forman una colonia principal, que se dispone como un manto coherente que alcanza al menos 100 m de largo y 20 m de ancho, con estromatolitos con formas de bulbos, domos y otros alargados de Este a Oeste (Figura 4).

Algunos estromatolitos con formas de domo son pioneros (Figura 5) en la generación de nuevas colonias en otros lugares alrededor de la colonia principal (Solari et al. 2010).

Los estromatolitos vivos con forma de domo están compuestos por una secuencia de láminas blancas y grises (Figura 6). La capa superior es una corteza homogénea de carbonatos con menos de 1 % de sedimentos (Figura 6 b). En general las capas están compuestas por un tejido de cianobacterias filamentosas rodeadas por una sustancia gelatinosa (polímeros) extracelular en la cual precipitan carbonatos (Figura 7 c). Las capas grises atrapan y enlazan mayor cantidad de sedimentos tamaño limos que las capas blancas, en las cuales se concentran los carbonatos.

Comúnmente es posible observar la presencia de sedimentos tamaño arena (Figura 6 d y f) y raramente, pequeños crustáceos (Figura 7 e). El aragonito es el mineral de carbonato primario, y la dolomita y ankerita los minerales de carbonatos secundarios detectados. Diversas especies de minerales de silicatos fueron detectados y son asociados a sedimentos atrapados y adosados (Solari et al. 2010 b).

Figura 5: Vista y sección de un estromatolito con forma de domo.

Figura 4: Entorno a la colonia principal se observan estromatolitos pioneros con formas de domo. Notar el estromatolito con forma de bulbo que sale cerca de 12 cm por sobre la colonia.

Agradecimientos Mis más grandes

agradecimientos a Sir Richard John Roberts (Premio Nobel de Fisiología y Medicina el año 1993) y al Dr. Francisco Hervé (Doctor en Geología y Miembro de la Academia Chilena de Ciencias) por la edición del presente manuscrito de difusión científica. Referencias

Airo A. 2010. Biotic and abiotic controls on the morphological and textural development of modern microbialites at Lago Sarmiento, Chile. Stanford University,

Geological and Environmental Sciences Department, Ph.D. thesis, May 2010, 123 pp.

Campos H., Soto, D., Steffen, W., Parra, O., Aguero, G., Zúñiga, L., 1994. Limnological studies of Sarmiento Lake (Chile): a subsaline lake from Chilean Patagonian. Archiv fuer Hydrobiologie. Supplementband. Monographische Beitraege, 99, 217-234 pp.

Campos H., Soto, D., Parra O., Steffen, W., Aguero, G., 1996, Limnological studies of Amarga Lagoon, Chile: a saline lake in Patagonian South America. International Journal of Salt Lake Research, 4, 301-314 pp.

Solari M.A., Hervé F., Le Roux J.P., Airo A., Sial A.N. 2010 a. Paleoclimatic significance of lacustrine microbialites: A stable isotope case study of two lakes at Torres del Paine, southern Chile. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. doi:10.1016/j.palaeo.2010.07.016.

Solari M.A., 2010 b. Paleo-termometría y evolución del sistema hídrico del Parque Nacional Torres del Paine, Patagonia. Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Geología. Tesis de Doctorado en Ciencias, Mención Geología. 93 pp.

Soto, D., Campos, H., Steffen, W., Parra, O. and Zuñiga, L. 1994. The Torres del Paine lake district (Chilean Patagonia): A case of potentially N- limited lakes and ponds. Arch. Hydrobiol.Suppl. 99, 181-197.

Figure 6: Estromatolito del margen este de Laguna Amarga: a) Sección del estromatolito; b) Corteza de carbonatos superficial; c) Cianobacteria filamentosa; d) Sedimento de arena atrapado; e) Pequeño crustáceo; f) Sedimento de carbonato rodeado por cianobacterias filamentosas (Modificado de Solari et al 2010 a).