Durante miles de millones de años, la Tierra fue un planeta prácticamente sin oxígeno libre en su atmósfera.

Hoy, el oxígeno molecular representa aproximadamente el 21 % del aire que respiramos. Parece una característica permanente del planeta, casi como si hubiera estado allí desde el principio.

Pero no fue así.

Cuando la Tierra era joven, su atmósfera y sus océanos eran muy diferentes. El oxígeno libre producido por la fotosíntesis reaccionaba rápidamente con minerales, gases y sustancias reducidas que podían consumirlo antes de que lograra acumularse.

Durante muchísimo tiempo, la Tierra produjo oxígeno sin conseguir llenarse de él.

Y entonces algo cambió.

Hace unos 2.4 mil millones de años, el oxígeno comenzó finalmente a acumularse de manera persistente en la atmósfera. Aquel cambio, conocido como Gran Evento de Oxidación, transformó la química de la superficie terrestre y abrió un nuevo capítulo en la historia de la vida.

Pero el proceso no terminó allí.

Durante los siguientes dos mil millones de años, la concentración de oxígeno continuó fluctuando y aumentando de manera compleja hasta aproximarse a las condiciones del mundo moderno.

La pregunta fascinante no es simplemente quién produjo el oxígeno.

Sabemos que la fotosíntesis oxigénica lo hizo.

La pregunta realmente profunda es otra:

¿por qué la Tierra terminó acumulándolo?

La respuesta parece encontrarse en una gigantesca maquinaria planetaria donde la vida, los océanos, las rocas, el fósforo, el carbono y el interior de la Tierra están conectados.

La fotosíntesis cambió las reglas del planeta

La historia comienza mucho antes del Gran Evento de Oxidación.

Algunos microorganismos habían desarrollado ya la capacidad de utilizar la luz solar para extraer electrones del agua y liberar oxígeno como subproducto.

Las cianobacterias son los descendientes modernos de aquella innovación biológica.

La fotosíntesis oxigénica tenía una consecuencia extraordinaria: convertía la energía de la luz solar en materia orgánica y, al mismo tiempo, producía O₂.

Pero producir oxígeno no significa necesariamente que este se acumule en la atmósfera.

En una Tierra joven había enormes cantidades de sustancias capaces de reaccionar con él.

El hierro reducido de los océanos podía oxidarse.

Los minerales de la corteza podían consumirlo.

Los gases volcánicos y otros compuestos reducidos podían reaccionar con el O₂.

Incluso la materia orgánica producida por los organismos fotosintéticos podía volver a descomponerse, consumiendo el oxígeno que había ayudado a producir.

La Tierra tenía, por así decirlo, un enorme sistema de sumideros de oxígeno.

Durante cientos de millones de años, esos sumideros pudieron absorber gran parte del oxígeno generado por la biosfera.

La aparición de la fotosíntesis había creado la posibilidad de una atmósfera oxigenada.

Pero todavía no había creado una.

El Gran Evento de Oxidación

Hacia hace unos 2.4 mil millones de años, esa situación comenzó a cambiar.

La evidencia geológica muestra que el oxígeno empezó a acumularse en la atmósfera en cantidades suficientes para alterar profundamente la química superficial del planeta. El Gran Evento de Oxidación no fue necesariamente un único instante: actualmente se entiende como una transición que abarcó cientos de millones de años, aproximadamente entre 2.4 y 2.2 mil millones de años, con fluctuaciones durante el proceso.

Una de las señales más importantes de este cambio aparece en los isótopos de azufre.

Antes de la oxigenación atmosférica, determinadas reacciones fotoquímicas podían producir patrones isotópicos que quedaron preservados en las rocas. Cuando el oxígeno atmosférico superó cierto umbral, esas señales dejaron de formarse de la misma manera.

El planeta había cruzado un umbral químico.

Pero esto no significa que la Tierra se convirtiera inmediatamente en el mundo rico en oxígeno que conocemos.

La concentración atmosférica seguía siendo muy inferior a la actual y los océanos permanecían profundamente estratificados, con enormes regiones anóxicas.

La oxigenación fue un proceso.

No un interruptor.

Un planeta que podía cambiar de estado

Aquí aparece la idea fundamental del estudio de Lewis Alcott y sus colaboradores publicado en Science en 2019.

Los investigadores construyeron un modelo que conectaba los ciclos globales de carbono, oxígeno y fósforo.

El resultado fue sorprendente.

El modelo podía generar aumentos escalonados de oxígeno sin necesidad de introducir una serie de acontecimientos externos extraordinarios.

En otras palabras, el sistema terrestre podía producir transiciones importantes de oxigenación debido a sus propias retroalimentaciones internas.

Esto cambió la manera de plantear la pregunta.

Tal vez no era necesario encontrar un acontecimiento excepcional para explicar cada gran aumento de oxígeno.

Tal vez el planeta poseía mecanismos capaces de transformar lentamente pequeños cambios en grandes transiciones.

La Tierra no necesitaba necesariamente que algo extraordinario ocurriera para oxigenarse.

Su propia química podía amplificar determinados cambios.

El fósforo: el nutriente que alimenta la oxigenación

Uno de los protagonistas de esta historia es un elemento que rara vez asociamos con la atmósfera: el fósforo.

Para los organismos fotosintéticos, el fósforo es un nutriente esencial.

Cuando hay más fósforo biodisponible en el océano, puede aumentar la productividad biológica. Más microorganismos fotosintéticos pueden producir más materia orgánica y, por extensión, más oxígeno.

Pero aquí aparece una paradoja.

Si esa materia orgánica muere y se descompone dentro del océano, los microorganismos que la degradan consumen oxígeno.

Por tanto, aumentar la productividad puede producir simultáneamente más oxígeno y más consumo de oxígeno.

El resultado depende de qué cantidad de materia orgánica termina enterrada y queda fuera del ciclo de descomposición.

Y ahí entra el fondo marino.

Cuando el fondo del océano empezó a devolver fósforo

El fósforo no permanece eternamente en el agua.

Puede quedar atrapado en los sedimentos, pero las condiciones químicas del fondo oceánico determinan cuánto permanece allí y cuánto vuelve a estar disponible para los organismos.

Durante el período que precedió al Gran Evento de Oxidación, cambios en la química de los océanos pudieron modificar ese equilibrio.

Investigaciones posteriores al trabajo de 2019 han reforzado precisamente esta idea.

Un estudio publicado en Nature Geoscience en 2022 propuso que el aumento de la meteorización continental y los cambios en el ciclo del azufre favorecieron un reciclaje más eficiente del fósforo en sedimentos anóxicos. Ese fósforo adicional habría alimentado la productividad primaria y creado una retroalimentación positiva que ayudó a empujar al sistema terrestre hacia una oxigenación persistente.

La idea puede resumirse como un circuito:

más fósforo disponible → más productividad → más materia orgánica → mayor enterramiento de carbono → menos carbono reducido regresando a la atmósfera → mayor posibilidad de acumulación de oxígeno.

No era simplemente cuestión de producir oxígeno.

Era cuestión de impedir que todo ese oxígeno volviera a desaparecer.

El oxígeno necesitaba escapar de sus propios sumideros

Esta distinción es fundamental.

La fotosíntesis produce O₂, pero para que el oxígeno se acumule a escala planetaria tiene que existir un desequilibrio entre su producción y todos los procesos que lo consumen.

Por eso la historia de la oxigenación es también la historia de los sumideros de oxígeno.

Los volcanes liberaban gases reducidos.

La meteorización reaccionaba con minerales.

El hierro podía capturar oxígeno.

La materia orgánica podía descomponerse.

El fondo oceánico podía consumirlo.

Mientras estos procesos fueran suficientemente intensos, el oxígeno no podía escapar de la química reductora del planeta.

Pero esos sumideros también evolucionaron.

El interior de la Tierra se enfrió.

Cambió la actividad volcánica.

Cambió la composición de los gases liberados.

Los continentes crecieron.

La meteorización cambió.

Los océanos cambiaron.

Y la biosfera se hizo más compleja.

La oxigenación fue el resultado de todos esos procesos actuando simultáneamente.

Un descubrimiento posterior añadió otra pieza: los carbonatos de la corteza

La investigación de Alcott no terminó en 2019.

En 2024, el mismo investigador junto con otros científicos presentó un modelo mucho más completo de la evolución conjunta de los ciclos del carbono, fósforo y oxígeno.

Esta vez incorporaron algo que había recibido menos atención en los modelos anteriores: la acumulación progresiva de carbonatos dentro de la corteza terrestre.

La corteza no es un depósito químicamente pasivo.

A lo largo de miles de millones de años, el carbono reaccionó con minerales y quedó almacenado en enormes cantidades de rocas carbonatadas.

Ese almacenamiento modificó gradualmente la forma en que el carbono podía circular entre la superficie y el interior del planeta.

El modelo de 2024 encontró que incorporar este reservorio permite reproducir de manera más coherente la evolución observada del oxígeno, el carbono, el fósforo, el CO₂ y la temperatura global.

Esto introduce una idea todavía más profunda:

la oxigenación de la Tierra no puede entenderse mirando solamente a la atmósfera.

Hay que mirar debajo de ella.

El manto también participa en la historia del oxígeno

La atmósfera parece estar separada del interior de la Tierra por miles de kilómetros de roca.

Químicamente, sin embargo, están conectados.

Los volcanes y otros procesos geológicos transfieren materiales del interior hacia la superficie. Algunos de los gases liberados por el manto pueden reaccionar con el oxígeno y consumirlo.

Durante la juventud de la Tierra, el planeta interior estaba más caliente y la dinámica del manto era diferente.

Con el tiempo, el enfriamiento global modificó los flujos de materiales entre el interior y la superficie.

El trabajo de 2019 ya mostraba que la reducción gradual de ciertos flujos volcánicos reductores podía contribuir a la tendencia general hacia una atmósfera más oxigenada.

La investigación posterior ha complicado todavía más esta relación.

Hoy sabemos que el estado redox del manto, el reciclaje de materiales mediante la tectónica y la composición de los magmas también forman parte de la historia química de la Tierra.

La vida produce el oxígeno atmosférico, pero su acumulación y permanencia dependen de una compleja interacción entre la biosfera y la geología.

Es el resultado de una interacción entre vida, océanos, corteza y planeta profundo.

La oxigenación no ocurrió de manera uniforme

La antigua imagen de la Tierra como un planeta que pasó de una atmósfera sin oxígeno a otra con oxígeno abundante mediante dos o tres saltos bien definidos es demasiado sencilla.

Las investigaciones actuales muestran una historia mucho más dinámica.

Hubo regiones de los océanos que pudieron oxigenarse mientras otras permanecían anóxicas.

Hubo períodos de aumento seguidos por estabilización o retroceso.

Y hubo diferentes umbrales de oxigenación en la atmósfera y en los océanos.

Un estudio publicado en Nature en 2024 encontró evidencias de que la oxigenación acoplada de la atmósfera y el océano comenzó alrededor de 2.3 mil millones de años, y que el proceso inicial fue más complejo que un único cambio abrupto.

Investigaciones publicadas en 2025 han reforzado esa visión. Un registro de 2.5 mil millones de años sugiere una transición extremadamente prolongada, con niveles bajos y fluctuantes de oxígeno durante aproximadamente dos mil millones de años antes de alcanzar condiciones cercanas a las modernas.

La Tierra no fue simplemente llenándose de oxígeno de manera constante.

Respiró químicamente durante miles de millones de años.

El segundo gran capítulo: un mundo que empieza a oxigenarse profundamente

Después del Gran Evento de Oxidación, la Tierra entró en una etapa mucho más prolongada.

La atmósfera ya contenía oxígeno, pero grandes partes de los océanos continuaban siendo pobres en él.

Mucho después, entre aproximadamente 800 y 540 millones de años atrás, la oxigenación volvió a adquirir importancia durante el Neoproterozoico.

Este período coincide con profundas transformaciones del sistema terrestre y con la evolución de organismos eucariotas cada vez más complejos.

No se trata de decir que el aumento de oxígeno “creó” directamente a los animales. La relación entre oxigenación y evolución biológica es mucho más compleja.

Pero disponer de mayores cantidades de oxígeno cambió radicalmente las posibilidades metabólicas de los organismos.

La respiración aeróbica permite extraer mucha más energía de la materia orgánica que las vías anaerobias.

Eso abrió una puerta energética.

Y la vida acabaría atravesándola.

Cuando la vida conquistó la tierra firme

La siguiente gran transformación ocurrió durante el Paleozoico.

Las plantas vasculares comenzaron a expandirse sobre los continentes y, especialmente durante el Devónico y el Carbonífero, los ecosistemas terrestres adquirieron una escala completamente nueva.

Bosques extensos cubrieron grandes superficies.

La fotosíntesis aumentó.

Pero todavía más importante fue el destino del carbono producido por esas plantas.

Una parte importante de la materia orgánica quedó enterrada y escapó durante largos períodos a la descomposición completa.

Ese enterramiento representa una de las claves para comprender por qué el oxígeno puede acumularse.

Cuando el carbono orgánico queda sepultado, el oxígeno utilizado originalmente para producirlo mediante fotosíntesis no tiene que regresar a la atmósfera para compensar su producción.

El sistema queda ligeramente desplazado hacia un mundo más oxidante.

Durante el Paleozoico, los niveles de O₂ probablemente alcanzaron valores muy superiores a los actuales, posiblemente por encima del 25 % y, según algunas reconstrucciones, incluso alrededor del 30–35 % durante el Permo-Carbonífero.

Por eso hay que corregir una idea del artículo original:

el 21 % actual no fue el máximo histórico del oxígeno terrestre.

Es simplemente la concentración aproximada de la atmósfera moderna.

La Tierra llegó a tener una atmósfera considerablemente más rica en oxígeno.

El planeta no buscaba el 21 %

Esto revela algo importante.

La Tierra nunca estuvo “intentando” alcanzar una concentración concreta de oxígeno.

No existe un mecanismo planetario cuyo objetivo sea producir exactamente el 21 % que necesitan los seres humanos.

El 21 % es el resultado contingente del estado actual del sistema terrestre.

El oxígeno atmosférico surge de un equilibrio dinámico entre fuentes y sumideros:

fotosíntesis, respiración, descomposición, enterramiento de materia orgánica, meteorización, volcanismo, sedimentación y química del océano y de la corteza.

Si alguno de esos procesos cambia, cambia el equilibrio.

De hecho, el registro geológico demuestra que el nivel de oxígeno ha sido muy diferente del actual.

La Tierra moderna no representa el final inevitable de una escalera.

Es simplemente el estado actual de una maquinaria planetaria que lleva funcionando miles de millones de años.

¿Fue inevitable la oxigenación?

Aquí regresamos a la gran idea del estudio de 2019.

El modelo de Alcott y sus colaboradores mostró que las grandes transiciones de oxígeno podían surgir naturalmente de las retroalimentaciones internas de los ciclos biogeoquímicos, sin necesidad de asignar a cada transición un acontecimiento extraordinario específico.

Pero eso no significa que la evolución de una atmósfera rica en oxígeno fuera inevitable en cualquier planeta.

Y esta es una distinción importante.

La Tierra necesitó primero desarrollar organismos capaces de realizar fotosíntesis oxigénica.

Necesitó fuentes adecuadas de nutrientes.

Necesitó mecanismos capaces de enterrar carbono orgánico.

Necesitó una geología que permitiera determinados intercambios entre océanos, continentes y manto.

Y necesitó que los sumideros de oxígeno cambiaran con el tiempo.

Lo que parece ser inherentemente escalonado no es la aparición de la vida ni la evolución de las cianobacterias.

Es la respuesta del sistema planetario una vez que existe una fuente biológica de oxígeno y comienzan a interactuar todos esos ciclos.

La Tierra como sistema químico

Quizá esta sea la lección más profunda de toda la historia.

Durante mucho tiempo tendimos a imaginar la evolución de la Tierra como una sucesión de acontecimientos independientes.

Aparece la vida.

Después aumenta el oxígeno.

Después aparecen los animales.

Después las plantas conquistan los continentes.

Pero la realidad se parece mucho más a una red.

La vida modifica la química del planeta.

Esa química modifica los océanos.

Los océanos alteran los sedimentos.

Los sedimentos almacenan fósforo y carbono.

La meteorización continental modifica los nutrientes que llegan al mar.

La tectónica mueve las rocas.

Los volcanes intercambian gases con la atmósfera.

El manto transforma lentamente sus propios flujos.

Y todo el sistema responde.

La vida no apareció simplemente sobre una Tierra ya preparada.

La vida y el planeta se fueron transformando mutuamente.

¿Y qué significa esto para otros mundos?

Aquí la historia adquiere una dimensión mucho más amplia.

Cuando buscamos planetas potencialmente habitables alrededor de otras estrellas, una atmósfera con oxígeno puede ser extraordinariamente interesante.

Pero encontrar oxígeno no equivale automáticamente a encontrar vida.

Existen procesos abióticos capaces de producir oxígeno o sustancias oxidantes en determinadas condiciones. Por eso, una futura detección de O₂ en la atmósfera de un exoplaneta tendrá que interpretarse junto con otros gases, la estrella que lo ilumina, el clima del planeta y su evolución geológica.

La lección de la Tierra es precisamente que la atmósfera no puede separarse del resto del planeta.

Un mundo con oxígeno puede estar revelando algo sobre sus océanos.

Sobre sus continentes.

Sobre su ciclo del carbono.

Sobre su interior.

Y quizá sobre una biosfera.

La verdadera firma de habitabilidad podría encontrarse no en un único gas, sino en una combinación química que resulte difícil de mantener sin procesos biológicos y geológicos interactuando.

El oxígeno no fue un milagro

Hace aproximadamente 2.4 mil millones de años, la atmósfera terrestre comenzó a cambiar.

Mucho después, los océanos atravesaron nuevas etapas de oxigenación.

Más tarde, las plantas terrestres transformaron los continentes.

El oxígeno volvió a aumentar.

Y finalmente apareció la atmósfera en la que nosotros evolucionamos.

Vista desde nuestra perspectiva, la secuencia puede parecer una cadena extraordinaria de coincidencias.

Pero la geología cuenta una historia diferente.

No hubo un único acontecimiento que “encendiera” la atmósfera.

No hubo una erupción volcánica que decidiera el destino de la vida.

No hubo una concentración predeterminada de oxígeno esperando a ser alcanzada.

Hubo algo mucho más extraordinario:

un planeta capaz de regularse mediante millones de conexiones entre su superficie, sus océanos, su atmósfera, su corteza, su interior y la vida que habitaba en ellos.

La fotosíntesis abrió la puerta.

El fósforo ayudó a alimentar el sistema.

El enterramiento de carbono permitió que parte del oxígeno escapara de sus propios sumideros.

La evolución de los continentes y la química de la corteza modificaron los flujos.

El manto siguió suministrando y retirando materiales.

Y durante miles de millones de años, todos esos procesos fueron empujando a la Tierra hacia nuevos estados.

El aire que respiramos no es, por tanto, una característica que la Tierra tuvo desde el comienzo.

Es el resultado visible de una transformación planetaria que comenzó mucho antes de que existieran animales, plantas terrestres o seres humanos.

Y quizá esa sea la verdadera historia del oxígeno:

no la historia de cómo apareció un gas en la atmósfera,

sino la historia de cómo un planeta entero aprendió a respirar.