La tectónica de placas terrestre se remonta a un punto de inflexión hace 3200 millones de años. Hoy en día, la superficie terrestre cambia constantemente: las placas tectónicas se desplazan y se mueven, formando cordilleras, desgarrando el lecho marino y causando terremotos masivos. El geofísico Dave Stegman, del Instituto Scripps de Oceanografía en La Jolla, y sus colegas utilizaron datos observacionales y modelos informáticos para desarrollar una nueva fórmula que explica cómo la velocidad de las placas terrestres depende del tamaño y los bordes de las zonas de subducción. Hace unos 200 millones de años, el continente de Pangea se dividió en dos enormes fragmentos: el supercontinente Laurasia al norte y Gondwana al sur.
Un nuevo estudio describe cómo se mueve la superficie de la Tierra, y los hallazgos podrían potencialmente cambiar la creencia popular sobre la tectónica de placas.
Esta nueva perspectiva, de ser correcta, explica un antiguo misterio sobre cómo la corteza planetaria se mueve y colisiona con el tiempo, causando volcanes y terremotos y modificando la superficie terrestre. Esta idea también podría explicar por qué algunas de las placas rocosas que conforman la superficie terrestre se mueven más rápido que otras.
Los científicos han creído durante mucho tiempo que un lento flujo de roca caliente y fundida que yace bajo la superficie terrestre, en una región llamada manto, puso en movimiento las enormes placas rocosas que conforman la corteza. A medida que el manto viscoso asciende, arrastra las placas, empujándolas en algunos puntos y separándolas en otros.
Sin embargo, los científicos no pudieron explicar por qué algunas partes de la corteza terrestre se mueven mucho más rápido que otras.
La subducción de la placa Farallón bajo el continente norteamericano a lo largo de 30 millones de años creó la estructura geológica conocida como la Provincia de Cuenca y Cordillera, una zona del oeste de Estados Unidos que abarca gran parte de Nevada, que se muestra aquí en un modelo topográfico. Mike Sandiford/Universidad de Melbourne
Un nuevo estudio sugiere que estas placas tectónicas controlan su propia velocidad más que el manto. Los resultados, detallados en la edición del 16 de julio de 2022 de la revista Science, ofrecen una nueva explicación de por qué algunas placas son rápidas y otras lentas, en términos relativos. Esto ayudará a los científicos a reconstruir cómo la superficie terrestre evolucionó hasta alcanzar su forma actual.
«La superficie terrestre está cubierta de placas tectónicas que se mueven entre sí a velocidades de centímetros por año», afirmó el geólogo y coautor del estudio, Wouter Schelaert, de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia. «Estas placas se encuentran en fosas marinas profundas, los límites de placas, donde una placa se subduce bajo otra en las llamadas zonas de subducción. La velocidad de estas placas y la velocidad de los límites entre ellas varía considerablemente a lo largo de la Tierra».
El geofísico y coautor Dave Stegman de la Institución Scripps de Oceanografía en La Jolla, California, Schellart y sus colegas utilizaron datos de observación y modelos informáticos para desarrollar una nueva fórmula que describe cómo las velocidades de las placas de la Tierra dependen del tamaño y los bordes de las zonas de subducción.
«Los modelos computacionales muestran que la porción subducida de la placa tectónica atrae la porción que permanece sobre la superficie terrestre», dijo Stegman. «Esta atracción resulta en un movimiento de las placas o en un movimiento de los límites de las placas, y el tamaño de la zona de subducción determina la proporción de cada uno».
El descubrimiento explica por qué las placas australiana, de Nazca y del Pacífico se mueven cuatro veces más rápido que las placas africana, euroasiática y de Juan de Fuca, más pequeñas.
El estudio también ayuda a explicar por qué el oeste de Norteamérica tiene el aspecto actual. Aproximadamente al mismo tiempo que el supercontinente Pangea comenzó a fragmentarse, una placa tectónica llamada placa Farallón se hundió en el manto bajo la costa oeste de Norteamérica y Sudamérica, modificando lentamente el paisaje.
supercontinente Pangea
«Esta placa se ha desacelerado a medida que se desplaza hacia el este, desde aproximadamente 10 centímetros por año hace unos 50 millones de años a solo 2 centímetros por año en la actualidad», dijo Schellart.
El movimiento de la placa se desaceleró a medida que la zona de subducción en la que se hundía se redujo de 8.700 millas (14.000 kilómetros) de ancho a sólo 870 millas (1.400 kilómetros).
“Esto tuvo un impacto drástico en la topografía y la estructura del continente norteamericano”, afirmó Schellart. “Hasta hace 50 millones de años, la costa oeste de Norteamérica se caracterizaba por una enorme cordillera, similar a los Andes actuales en Sudamérica, que se extendía desde Canadá, al norte, hasta el sur de México, al sur”.
A medida que la zona de subducción se reducía, la tensión a lo largo de la costa oeste de Norteamérica disminuía, provocando el colapso de la gigantesca cordillera. Esto creó la Provincia de Cuencas y Cordilleras, una región de 2 millones de kilómetros cuadrados (772.000 millas cuadradas) de cuencas y cordilleras alargadas que caracteriza el paisaje actual del oeste de Norteamérica.
La tectónica de placas de la Tierra se remonta a un punto de inflexión hace 3.200 millones de años. Investigadores que analizan sedimentos antiguos en Australia han encontrado evidencia de que las capas de la Tierra comenzaron a mezclarse, un indicio de tectónica de placas, unos 1.300 millones de años después de la formación del planeta.
Ahora, un nuevo estudio refuerza la creciente evidencia de que esta dinámica comenzó hace 3.200 millones de años. Si bien existe desacuerdo en la comunidad geocientífica sobre cuándo exactamente la Tierra se convirtió en algo más que una masa de roca caliente e indiferenciada, el nuevo estudio sugiere que la transición ocurrió unos 1.300 millones de años después de la formación del planeta.
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En 2020, Zheng Xiang Li, geodinamista de la Universidad de Curtin (Australia), y sus colegas informaron sobre un cambio en la composición química de las rocas que se formaron en el manto hace unos 3200 millones de años, lo que sugiere que se produjo un proceso de «mezcla». Este proceso habría implicado el movimiento de minerales desde la corteza hacia el manto y el movimiento de rocas del manto hacia la superficie: huellas de la tectónica de placas. Otros investigadores también han observado evidencia de un cambio durante este mismo período; por ejemplo, un estudio de 2020 publicado en la revista Science Advances halló evidencia magnética de un movimiento de placas a gran escala hace 3200 millones de años.
Sin embargo, aún existe debate sobre cuándo y cómo comenzaron estos procesos. En el nuevo estudio, Lee y Luc Doucet, geoquímico de la Universidad de Curtin, y sus colegas se centraron en grandes depósitos de plomo y zinc en Australia. Los científicos utilizaron las proporciones de las variaciones moleculares del uranio, el torio y el plomo como un reloj para medir eventos ocurridos en las profundidades de la historia de la Tierra.
Rastros de la tectónica de placas de la Tierra encontrados en sedimentos de 3.200 millones de años. visdia/Getty Images
El coautor del estudio, Denis Fougerouse, de la Universidad de Curtin, dijo en un comunicado que la edad de los sedimentos en Australia varía entre 3.400 millones y 285 millones de años.
El nuevo análisis volvió a señalar 3.200 millones de años como un punto de inflexión, afirmó Li. Antes de esa fecha, la Tierra se había diferenciado en la estructura de «capas» de núcleo, manto y corteza que vemos hoy. Esta estratificación fue impulsada por la gravedad, con los elementos más pesados hundiéndose en el núcleo y los más ligeros ascendiendo a la corteza, explicó Li.
Sin embargo, hace 3.200 millones de años, estas capas comenzaron a mezclarse: la tectónica de placas empujó capas de la corteza terrestre hacia el manto, y fuerzas como el vulcanismo trajeron elementos del manto a la superficie.
Los investigadores también descubrieron que el inicio de este proceso fue complejo y no necesariamente consistente en todo el planeta. Los nuevos hallazgos, publicados en la edición de agosto de Earth-Science Reviews, sugieren que los investigadores necesitan recalibrar el sistema de datación uranio-torio-plomo para captar estos matices.
«Si no tenemos cuidado con esto, podríamos tener decenas de millones o cientos de millones de años de error en nuestras estimaciones de edad», dijo Li.
Los investigadores ahora utilizan modelos informáticos para comprender cómo probablemente comenzó la tectónica de placas hace 3.200 millones de años. El enfriamiento del planeta, desde un océano de magma hasta una atmósfera más templada y sólida, podría haber desempeñado un papel fundamental. «Nuestro objetivo final es documentar cómo evolucionó la Tierra desde la bola roja inicial, pasando por la tectónica de placas, hasta la canica verde que tenemos hoy», declaró Li.
El derretimiento de los glaciares hace 10.000 años aceleró la deriva continental y la actividad volcánica, un proceso que podría repetirse a medida que se derriten las capas de hielo modernas. Hace unos 10.000 años, al finalizar la última edad de hielo, el movimiento del continente norteamericano y la ampliación del océano Atlántico podrían haberse acelerado temporalmente. El derretimiento de los glaciares podría haber desempeñado un papel clave en este proceso, según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder. En el estudio, los geofísicos utilizaron modelos informáticos para simular las condiciones en la Tierra hasta hace 26.000 años. Durante este período, la enorme capa de hielo que cubría gran parte de América del Norte hasta el sur de la actual Pensilvania comenzó a retroceder. A medida que el hielo se derretía, grandes volúmenes de agua ingresaron a los océanos, lo que provocó que el nivel del mar aumentara aproximadamente 1 cm por año.
scitechdaily.com/Tao Yuan y Shijie Zhong
Los científicos han descubierto que este derretimiento global también puede haber tenido consecuencias inesperadas, incluso sobre la tectónica de placas, o el reloj interno que ha estado desgarrando los continentes de la Tierra y apretándolos nuevamente durante miles de millones de años.
El equipo calcula que el movimiento de la placa continental norteamericana podría haberse acelerado un 25 % con el derretimiento del hielo. Entre hace unos 12 000 y 6000 años, el área de la dorsal mesoatlántica, ubicada entre las placas norteamericana y euroasiática, podría haber aumentado hasta un 40 %.
Actualmente, el hielo sobre Groenlandia no se está derritiendo con la suficiente rapidez como para tener un impacto significativo en la deriva continental a nivel mundial. Sin embargo, aún podría tener un impacto importante en Islandia durante los próximos siglos, especialmente si los glaciares comienzan a desaparecer a un ritmo acelerado.
La Antártida, el quinto continente más grande, no siempre estuvo tan aislada; alguna vez formó parte de un supercontinente mayor. Entonces, ¿cuándo se convirtió en un continente independiente?
Hoy en día, la Antártida es la mayor masa de hielo de la Tierra, con una superficie de más de 14 millones de kilómetros cuadrados (5,4 millones de millas cuadradas). Ocultas bajo el hielo, las rocas antárticas revelan la dinámica historia del continente.
Muchas de las rocas que afloran en la Antártida forman parte de las Montañas Transantárticas, que alcanzan alturas de unos 4500 metros (14 700 pies), o más altas que las Montañas Rocosas de Norteamérica. El vasto continente se divide en dos mitades: Este y Oeste. Según lo que los geólogos han podido reconstruir, la Antártida Oriental es un cratón, un antiguo bloque continental de la corteza terrestre y el manto superior compuesto por rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas, algunas de ellas con más de 3000 millones de años de antigüedad, afirmó Ives. En contraste, la Antártida Occidental es relativamente joven, compuesta principalmente de roca volcánica forjada en el Anillo de Fuego tectónicamente activo alrededor de la época en que el supercontinente Gondwana comenzó a fragmentarse durante el Período Jurásico (hace entre 201,3 y 145 millones de años), según los últimos hallazgos de Live Science.
Gondwana tiene raíces antiguas: se formó hace unos 600 millones de años, a finales del período Ediacárico, antes de la existencia de Pangea. Hace unos 200 millones de años, Pangea se dividió en dos grandes fragmentos: el supercontinente Laurasia al norte y Gondwana al sur. Hace unos 180 millones de años, Gondwana, que abarcaba partes de la actual Antártida, África, Australia, India y Sudamérica, comenzó a fragmentarse en los fragmentos continentales que conocemos hoy. Las rocas basálticas halladas en el extremo oriental de la Antártida coinciden con las de Sudáfrica, lo que representa las primeras fallas de Gondwana, según Discover Antarctica.
Descubra la Antártida
La Antártida era más cálida durante la era Mesozoica (hace 252 a 66 millones de años) que en la actualidad, según un estudio de modelado de 2006, y en el período Cretácico (hace 145 a 66 millones de años) era una selva tropical templada repleta de dinosaurios y otras formas de vida antiguas. De hecho, sirvió como un paso clave hacia el sur; durante decenas de millones de años, Sudamérica, la Antártida y Australia permanecieron conectadas, lo que permitió que la flora y la fauna se desplazaran a través de sus vastas extensiones. Por ejemplo, la evidencia fósil muestra que los marsupiales, que se originaron en América del Norte hace al menos 125 millones de años, se desplazaron de sur a Sudamérica y de este a través de la Antártida antes de llegar finalmente a Australia hace al menos 55 millones de años.
Los científicos no están seguros de cuándo la Antártida quedó oficialmente aislada, perdiendo sus conexiones terrestres con Australia y Sudamérica. Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que el Paso de Drake, entre la Antártida y Sudamérica, y la Puerta de Tasmania, entre la Antártida y Australia, se abrieron justo cuando el Eoceno dio paso al Oligoceno, hace unos 34 millones de años, «en cuestión de unos pocos millones de años», según Lamanna.
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Tras la ruptura definitiva, Australia se desplazó hacia el norte mientras la Antártida comenzaba a desplazarse hacia el sur. Cuando el Paso de Drake y la Puerta de Tasmania se abrieron entre los continentes, permitieron que el agua fría fluyera continuamente alrededor de la Antártida, aislándola de las corrientes oceánicas cálidas. En el fondo del planeta, la Antártida comenzó a congelarse.
La apertura del Pasaje de Drake y la Puerta de Tasmania permitieron la formación completa de la Corriente Circumpolar Antártica. Estos fueron los «eventos» finales de la desintegración de Gondwana.
Hoy en día, la Antártida desempeña un papel fundamental en el sistema climático de la Tierra. Las enormes capas de hielo que cubren el continente reflejan la luz solar entrante, manteniéndolo fresco. A medida que el planeta se calienta debido al cambio climático, las capas de hielo se derretirán, exponiendo más rocas para su estudio, pero también reflejando menos luz solar entrante y perpetuando el calentamiento planetario.
Las capas de hielo terrestres también se extienden a aguas adyacentes, como el Océano Antártico, el Mar de Weddell y el Mar de Ross, formando plataformas de hielo que se rompen periódicamente. A medida que se libera más hielo, este se derrite, aportando grandes cantidades de agua dulce a los océanos de la Tierra. Hoy en día, los científicos estudian activamente el hielo de la Antártida y los sedimentos de los mares y océanos adyacentes para comprender las fluctuaciones climáticas pasadas y explicar cómo el cambio climático podría afectar a todo el planeta.
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