Hallan las evidencias más antiguas del movimiento de placas tectónicas

Las placas tectónicas esculpieron la superficie de la Tierra y pueden haber preparado el camino para el surgimiento de la vida. Un nuevo estudio brinda indicios sobre cómo comenzó.

lunes, 27 de abril de 2020,
Por Maya Wei-Haas
Esta ilustración muestra cómo se podría haber visto un corte a través de la Tierra hace ...

Esta ilustración muestra cómo se podría haber visto un corte a través de la Tierra hace más de 3 mil millones de años. El debate sobre si las placas tectónicas existieron durante ese tiempo sigue siendo acalorado y un nuevo estudio lo profundiza gracias al hallazgo de las primeras pruebas directas del movimiento de las placas.

Fotografía de Imagen de Alec Brenner, Harvard University

En el desolado paisaje del oeste de Australia, un afloramiento rocoso que se formó hace más de 3 mil millones de años les está dando a los geólogos una mirada inédita de los primeros y agitados movimientos de nuestro planeta. 

Estas rocas— que se encuentran entre las más ancestrales del mundo— contienen lo que podría ser las pruebas directas más antiguas del movimiento de las placas tectónicas.

Las rocas se formaron cuando el magma subió desde debajo de la superficie de la Tierra hacia lo que hoy es un océano desaparecido, enfriándose  y endureciéndose hasta convertirse en una masa protuberante. Como se detalla en un nuevo estudio en Science Advances, las firmas magnéticas conservadas en la roca sugieren que la región avanzaba poco a poco por el planeta hace 3,2 mil millones de años a velocidades similares a las placas tectónicas de hoy— casi 500 millones de años antes que las evidencias anteriores de dicho movimiento.

“Esta es una prueba más contundente que podemos obtener [del movimiento tectónico inicial]”.es como agarrarte con las manos en la masa, la culpabilidad es indiscutible”, afirma la geoquímica Annie Bauer de la Universidad de Wisconsin-Madison, quien no participó del nuevo estudio. 

En la actualidad, las placas tectónicas de la Tierra se mueven continuamente y migran— un proceso que crea montañas, esculpe cuencas e impulsa erupciones volcánicas. Estos movimientos entallaron una variedad de nichos ecológicos, entre ellos las fuentes hidrotermales en el fondo del océano y las pozas de agua en ebullición de la superficie— los tipos de ambientes donde se cree se formó la vida.

“Mientras unimos las piezas del rompecabezas de las placas tectónicas, estamos ayudando a unir las piezas de nuestro propio origen”, señala el autor principal del estudio Alec Brenner, estudiante de doctorado de la Universidad de Harvard.

En busca de rocas antiguas

Nuestro planeta resultó de la fusión de una nube de gas y polvo en forma de remolino hace 4,5 mil millones de años; inicialmente, era calcinante. Océanos de roca fundida brillaban en la superficie y es probable que los volcanes escupieran lava por los aires. Pero la Tierra pronto comenzó a enfriarse y, durante decenas de millones de años, la superficie se endureció para convertirse en corteza.

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Los científicos creen que esta primera corteza era una capa singular que envolvía al planeta, muy parecida a la superficie de Marte de hoy. En algún momento— los cálculos varían entre aproximadamente cuatro mil millones y mi millones de años— esta capa se fracturó y formó un rompecabezas global de corteza, con piezas que se chocaban unas con otras y que hacían que las rocas fueran hacia abajo al manto o hacia arriba al cielo. Las placas tectónicas habían nacido.

Sin embargo, muy poco se sabe sobre cómo y cuándo tuvo lugar esta transición. Las placas tectónicas reciclan las rocas de la Tierra continuamente derritiendo la corteza y dragando lava fresca, lo que borra la evidencia de un pasado distante. “Básicamente, hoy la primera mitad de la historia de la Tierra está representada por aproximadamente un 5 por ciento de las rocas de la superficie”, señala Brenner.

Muchos estudios sobre las primeras placas tectónicas infieren el movimiento identificando pistas químicas, como la composición de los minerales antiguos que señalan a la formación dentro de las zonas de subducción— donde una placa tectónica se mete debajo de otra. Pero, para graficar el movimiento de las placas, los científicos tienen que usar otras medidas, como las firmas magnéticas conservadas en las rocas.

En 2016, el futuro asesor de Brenner en Harvard, el paleomagnetista Roger Fu, comenzó a leer detenidamente los mapas de Australia en búsqueda de rocas antiguas cuyas huellas magnéticas podrían usarse para medir directamente el primer movimiento de la corteza terrestre. Junto a un colega, Fu se enfocó en un sitio: el basalto Honeyeater en el oeste de Australia. En el verano de 2017, Brenner y Fu se lanzaron al interior de Australia para encontrar las rocas de 3,2 mil millones de años.

Excavaron alrededor de cientos de corazones de roca de varias partes del afloramiento; apuntaron la posición y la orientación de cada una. y las combinaron con más de un centenar de muestras recogidas previamente. 

Nuevamente en el laboratorio, analizaron las firmas magnéticas de cada muestra, codificadas en minerales ricos en hierro que se autoorientan como agujas de brújula a medida que se cristalizan.

Luego de contabilizar los cambios en la posición de la roca desde que se formó— un proceso conocido como prueba comparativa— todas las agujas de la brújula se alinearon, lo que sugirió que representaban la verdadera y antigua firma magnética de la roca. “Tal vez tengamos algo aquí”, Fu recuerda que pensó en ese momento.

Comienzos tectónicos

El equipo comparó la posición estimada del basalto Honeyeater con un afloramiento previamente analizado de una roca cercana, la cual es un poco más antigua y contiene una firma magnética previa. El análisis reveló que la corteza se desplazaba alrededor de 2,5 centímetros por año al momento en el que estas rocas se formaron.

Esa tasa “sería totalmente común y corriente en un marco de placas tectónicas como el que tenemos en la Tierra moderna”, indica Brenner.

El movimiento podría haber ocurrido mientras la Tierra todavía estaba cubierta de una única capa de corteza, aunque la velocidad es mayor que la que se hubiese esperado si ese hubiese sido el caso. Por el contrario, el hallazgo da a entender que después de mil millones de años desde que se formó nuestro planeta, las placas tectónicas podrían ya haber acelerado su movimiento.

Sin embargo, Brenner señala que las pruebas desde esta locación no necesariamente indican que las placas se estaban moviendo en todo el mundo. Es probable que las placas tectónicas hayan comenzado a los ponchazos, con la corteza rompiéndose y moviéndose en algunas áreas antes que en otras.

“Es probable que haya sido un proceso desigual”, menciona Bauer, quien recientemente publicó un estudio que demostraba los comienzos irregulares de los primeros movimientos de las placas.

El mecanismo que impulsó este primer movimiento tampoco es claro, afirma el paleomagnetista John Geissman de la Universidad de Texas en Dallas, quien no participó del nuevo estudio. Una fuerza principal detrás de los movimientos modernos de las placas es el hecho de que las losas rocosas tiran a medida que se meten dentro del manto en las zonas de subducción. Pero, mil millones de años atrás, otros procesos podrían haber estado en juego, como las crecientes fumarolas de magma que forzaban a las rocas a apartarse en la superficie.

Si estos arremolinados comienzos, hace 3,2 mil millones de años, fueron realmente el inicio de las placas tectónicas, los mismos indican un origen notablemente temprano para la mantequera geológica de la Tierra, la cual fue crucial para la evolución de la vida tal como la conocemos. Las placas tectónicas actúan como un termostato planetario, haciendo que los gases de efecto invernadero se muevan cíclicamente desde el fondo de la Tierra hacia la atmósfera. Impulsan las erupciones volcánicas, las cuales dragan nutrientes frescos desde las profundidades. Es probable que hayan desempeñado un papel en el canalizado de oxígeno hacia los cielos.

Al entender los orígenes de las placas tectónicas, “puedes intentar determinar los periodos de tiempo que fueron cruciales para el desarrollo de la vida en este planeta”, afirma Val Finlayson, geoquímica de la Universidad de Maryland, quien no participó del estudio.

Para lograr esto, los científicos continúan explorando la Tierra en busca de señales de movimiento antiguo. Brenner señala: “De hecho, mientras hablamos, estamos revisando el análisis de la información para otra unidad [rocosa]”.

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