Hace unos 2700 millones de años, en lo que hoy es la granja Omdraaisvlei, cerca de Prieska, las gotas de lluvia de una breve tormenta golpearon la capa de ceniza de una erupción volcánica reciente. Las gotas, que formaron pequeños cráteres, fueron enterradas por más ceniza; a lo largo de los eones, esta se endureció hasta petrificarse. En fecha más reciente, otras tormentas erosionaron la roca, dejando al descubierto un registro fósil de los efectos de la precipitación en la era Arcaica. Un grupo de investigadores está estudiando dicha lluvia fosilizada, para obtener información sobre la atmósfera de la Tierra primitiva.
Mediante el uso de láseres para escanear los cráteres y la comparación de las huellas con las creadas hoy en día en circunstancias similares, Sanjoy Som y sus colaboradores, del Centro de Investigación Ames de la NASA, han obtenido una medida de la presión ejercida por la atmósfera primitiva. Según explicaron en el número en línea del 28 de marzo de la revista Nature, puede que esta fuera mucho menos densa que la actual.
La clave para llegar a tal conclusión reside en el tamaño de las gotas de lluvia. Ya en 1851, Charles Lyell, pionero de la geología, sugirió que las medidas de las huellas fosilizadas de las precipitaciones podrían revelar detalles sobre la atmósfera primitiva. Puesto que esta provoca rozamiento en las gotas (reduce su velocidad de descenso según el tamaño), si se determinara el volumen de una gota de lluvia de los tiempos antiguos, podría estimarse la densidad de esa atmósfera. Para averiguar el tamaño de aquellas gotas de agua primitivas, Som y sus colaboradores tuvieron que ser creativos. Recogieron ceniza de la erupción del volcán islandés Eyjafjallajökull en 2010, así como otras muestras procedentes de Hawái, y dejaron caer sobre ellas gotas de agua de varios tamaños desde una altura de 27 metros. Después, «petrificaron» estos cráteres modernos mediante laca para el pelo y uretano líquido de baja viscosidad. La comparación de los cráteres antiguos y los nuevos llevó a la conclusión de que las gotas primitivas presentaban un tamaño de entre 3,8 y 5,3 milímetros.
Las relaciones entre el tamaño de las gotas de lluvia, su velocidad y la densidad atmosférica sugieren que el ambiente primitivo de la Tierra probablemente ejerció una presión entre la actual y la mitad de esta.
Estos resultados arrojan luz sobre otro misterio de la joven Tierra: la paradoja del «Sol joven y débil». Hace miles de millones de años, el Sol emitía menos radiación y calentaba menos el planeta, pero el registro fósil sugiere un clima templado. Si la atmósfera no era más densa que ahora, ¿cómo podía retener tanto calor? La explicación más sencilla sugiere que la atmósfera terrestre era rica en gases de efecto invernadero, capaces de atrapar una gran cantidad de calor por molécula. Su origen más probable serían las erupciones volcánicas y la vida microbiana. Según Som, es probable que el cielo presentara un aspecto neblinoso debido a estos gases.
En la misma dirección, una investigación publicada en línea el 18 de marzo en la revista Nature Geoscience sugiere que la atmósfera primitiva atravesaba ciclos periódicos de «neblina de hidrocarburos», que incluían gases de efecto invernadero como el metano. Este tipo de bruma, que podría estar reproduciéndose hoy en día, ayudó a atrapar el calor del Sol, haciendo la vida más cómoda para los microorganismos --y quizás ofrezca señales de la presencia de vida en otros planetas.