Una nueva investigación indica que la tectónica de placas comenzó antes de hace 4 mil millones de años, poco después de la formación de la Tierra. Una nueva investigación sugiere que la tectónica de placas, que causa terremotos, la formación de montañas y la separación de continentes, pudo haber comenzado cuando la Tierra apenas comenzaba, mucho antes de lo que muchos científicos pensaban.
Un nuevo estudio sugiere que la tectónica de placas comenzó hace más de 4 mil millones de años, poco después de que el planeta se formara hace 4,5 mil millones de años. Durante esta era, conocida como era Hadeana, la Tierra era fresca y abrasadora, con una atmósfera de amoníaco y metano saturada con suficiente agua para eventualmente condensarse en un océano de escala planetaria. Durante este período, la Tierra se enfrió lo suficiente como para tener una corteza exterior sólida.
Hoy en día, esta corteza está formada por los movimientos trituradores de las placas tectónicas que se mueven a través del manto más cálido y móvil que se encuentra debajo. Pero nadie sabe con certeza cuándo comenzó esta disposición de las placas tectónicas. Anteriormente, los investigadores habían sugerido que comenzó en Hadea, casi inmediatamente después de que la corteza se enfriara. Otros creen que la tectónica de placas comenzó hace unos 3.200 millones de años, cuando la geoquímica reveló algunos cambios clave en la composición de la corteza. Otros sostienen que el fenómeno es aún más reciente y que ha evolucionado hasta su forma moderna durante los últimos miles de millones de años.
Los científicos han luchado por determinar exactamente cuándo comenzó la tectónica de placas porque no hay rocas supervivientes que tengan más de 4 mil millones de años, por lo que la única ventana directa al período Hadeano son los cristales diminutos y duraderos conocidos como circones, los más antiguos de los cuales se remontan a Hace 4,4 mil millones de años. Un subconjunto de estos cristales, conocidos como circones tipo S, pueden revelar la presencia de placas tectónicas. Estos circones especiales son cristales que se forman en rocas sedimentarias en la tierra, luego son empujados hacia el manto por la tectónica y reaparecen en granitos metamórficos.
Ilustración que muestra las capas de la Tierra y su núcleo.
El problema es que los circones tipo S no pueden identificarse fácilmente por una sola característica, sino que se puede utilizar una amplia gama de oligoelementos.
En un nuevo estudio publicado el 8 de julio en la revista PNAS, los investigadores utilizaron un modelo de aprendizaje automático para facilitar esta tarea. Los científicos primero alimentaron el modelo con datos de 300 circones de origen conocido y luego probaron la capacidad del modelo para determinar si otros 74 circones eran de tipo S o no. Después de entrenar el modelo para distinguir entre tipos de circonio, el equipo lo aplicó a 971 nuevos circones de Jack Hills en Australia, donde se encuentran la mayoría de los circones más antiguos de la Tierra.
Los resultados mostraron que el 35% de los circones Jack Hills eran de tipo S. Algunos se remontan a hace 4.200 millones de años, lo que sugiere que la tectónica de placas movió las rocas de la corteza al manto y viceversa durante el Hadeano.
El estudio no es el primero en insinuar un movimiento tectónico muy antiguo. Un experimento realizado en 2023 en el que rocas se derritieron a altas temperaturas mostró que la corteza continental más antigua se formó por subducción, el proceso en el que una placa tectónica se hunde debajo de otra. Algunos estudios incluso sugieren que pudieron haber existido continentes primitivos durante el período Hadeano.
Pero es probable que el nuevo estudio no resuelva toda la controversia. Chris Hawksworth, un geoquímico de la Universidad de Bristol que no participó en el nuevo estudio, dijo a Science Magazine que otras fuerzas además de la tectónica de placas, como los impactos de meteoritos gigantes, también pueden haber movido rocas entre la corteza y el manto en los primeros días de la Tierra.
En China se han encontrado pruebas de una tectónica de placas “moderna” que data de hace 2.500 millones de años. Los minerales raros indican la existencia de una antigua zona de subducción.
Un nuevo estudio ha descubierto que una formación rocosa única en China contiene pistas de que las placas tectónicas estaban siendo subducidas o subducidas bajo otras placas durante la era Arcaica (hace entre 4 y 2.500 millones de años), tal como lo hacen hoy en día. Academia Nacional de Ciencias.
Conocida como eclogita, esta roca de 2.500 millones de años es rara y se formó cuando la corteza oceánica se presiona profundamente en el manto (la capa entre la corteza y el núcleo) a temperaturas relativamente bajas. Este tipo de roca de alta presión y baja temperatura está “limitada principalmente a zonas de subducción en la Tierra moderna.
Ilustración de la Tierra primitiva con tectónica de placas. Zoonar GmbH / Alamy
El estudio ha identificado las eclogitas más antiguas conocidas de un antiguo cinturón montañoso encontrado en la corteza oceánica de la Tierra, dicen los investigadores. Las siguientes rocas más antiguas de este tipo, las de 2.100 millones de años de antigüedad en la República Democrática del Congo, son unos 400 millones de años más jóvenes, afirman los investigadores.
Si bien no es la evidencia más antigua de tectónica de placas conocida (por ejemplo, un estudio de 2021 fechó la tectónica de placas hace aproximadamente 3.600 millones de años), el nuevo descubrimiento proporciona una valiosa fuente de datos que muestra que las placas tectónicas se estaban subduciendo unas debajo de otras en “temprano”. “días de existencia de la Tierra, al menos desde el punto de vista geológico.
Las placas tectónicas (las placas móviles que forman la corteza exterior de la Tierra) son responsables de la circulación de materiales y elementos desde las profundidades de la Tierra hasta sus océanos, superficies y atmósfera. Durante décadas, el equipo de investigación ha trabajado para comprender la historia temprana y la evolución de la Tierra, desde el momento en que se formó y se enfrió a partir de una bola de magma fundida en el espacio, hasta el momento en que se solidificó para formar la corteza exterior rígida que evolucionó hasta convertirse en la Sistema tectónico de placas que tenemos hoy.
Losa de eclogita arcaica con granate rojo y piroxeno verde de Shangying, China. Lu Wang
Las placas tectónicas son fundamentales para calentar el planeta. Debido al movimiento de las placas tectónicas, el calor se pierde desde el interior, como si el pan flotara y se moviera en una olla de guiso hirviendo debajo. Si la transición a una Tierra de placas tectónicas se produjo temprano o si el planeta evolucionó a través de diferentes etapas dominadas por diferentes mecanismos de pérdida de calor es una de las cuestiones más no resueltas y debatidas en las ciencias de la Tierra hoy en día.
Es por eso que durante los últimos 20 años, el equipo de investigación ha cartografiado rocas arcaicas que se extienden a unas 990 millas (1.600 kilómetros) del norte de China, un antiguo cinturón montañoso llamado orógeno, que marca el sitio donde dos placas tectónicas chocaron hace unos 2.500 millones de años.
Muchas características de estas rocas indican que este antiguo cinturón montañoso se formó como resultado de la interacción de placas tectónicas. Por ejemplo, fragmentos de corteza oceánica llamados ofiolitas están atrapados en la antigua zona de colisión, al igual que mezclas de rocas altamente deformadas llamadas mélanges (en francés, “mezclas”) que marcan el lugar donde chocaron las placas. El equipo también descubrió grandes estructuras plegadas, llamadas napas, que la tectónica de placas había expulsado a lo largo de cientos o miles de kilómetros.
Una formación rocosa que contiene eclogita arcaica (una capa oscura con granate rojo y piroxeno verde) intercalada con metagabro con granate de Shangying, China. Lu Wang
El descubrimiento de eclogitas en mezcla muestra que una placa tectónica de corteza oceánica se hundió debajo de otra placa, sufriendo un metamorfismo (es decir, cambiando su composición, textura o estructura interna bajo la influencia del calor y la presión) a medida que se hundía más profundamente en el manto. .
Es raro encontrar eclogitas del eón Arcaico, lo que ha llevado a afirmar que la tectónica de placas moderna no funcionó en el eón Arcaico. Por tanto, el descubrimiento de la eclogita, un indicador clave de la subducción fría y profunda, es muy importante.
El análisis de laboratorio de las eclogitas del sitio mostró que se formaron en una cresta oceánica en expansión hace unos 2.500 millones de años, fueron transportadas a través del fondo del océano y luego fueron forzadas hacia el manto por subducción. Las microestructuras de los minerales granate y clinopiroxeno indican que alcanzaron temperaturas de 1.458 a 1.634 grados Fahrenheit (792 a 890 grados Celsius) y altas presiones de 287.000 a 355.000 libras por pulgada cuadrada (19,8 a 24,5 kilobares).
Lu Wang descubre un crecimiento denso en un sitio de eclogita arcaica en Shangying, China. Timothy Caskey
Estas cifras sugieren que las eclogitas fueron subducidas a una profundidad de al menos 40 millas (65 km). En otras palabras, estos resultados son similares a los minerales encontrados en zonas de subducción modernas, dijeron Kuski y Wang. Finalmente, la presión de dos placas tectónicas en colisión obligó a las densas rocas a regresar a la superficie.
Aún así, los resultados no son demasiado sorprendentes ni tan nuevos, dijo Roberta Rudnick, profesora de geociencias en la Universidad de California, Santa Bárbara, que no participó en el estudio. “En mi opinión, no es particularmente nuevo”, como ya han informado otros investigadores, al igual que las antiguas eclogitas y minerales de eclogita encerrados dentro de diamantes que salieron a través de tubos volcánicos que han sido “muy bien estudiados durante décadas”.