Un cambio sísmico

Por Universidad de Copenhague - Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud 31 de julio de 2023

La abundante agua, la vida y la tectónica de placas única de la Tierra han dado forma a su historia; sin embargo, un nuevo estudio sugiere que la tectónica de placas puede ser un fenómeno reciente con el manto previamente estratificado, posiblemente ocultando material primordial no perturbado.

La Tierra es verdaderamente única entre los planetas de nuestro Sistema Solar. Tiene vastos océanos de agua y vida abundante. Sin embargo, el carácter distintivo de la Tierra se extiende más allá de su biodiversidad y océanos: es el único planeta dentro de nuestro sistema solar que experimenta el fenómeno de la tectónica de placas, un proceso intrínseco a la configuración de su estructura geológica, su clima y, potencialmente, la progresión de la vida misma. .

El término "tectónica de placas" significa el movimiento dinámico y la intrincada interacción de las placas tectónicas a lo largo de la corteza terrestre. Estas placas tectónicas se ponen en movimiento por el flujo minuciosamente lento pero persistente del manto de la Tierra, conocido como convección. Este proceso transporta calor desde el núcleo interno a la superficie de nuestro planeta.

Los investigadores creen que la convección en el manto, que comenzó poco después de la formación de la Tierra hace 4.500 millones de años, se produce a escala de todo el manto. Entonces, cuando las placas chocan en la superficie de la Tierra, una cede y se hunde en el manto caliente y termina en una especie de cementerio de placas encima del núcleo metálico de la Tierra.

Sin embargo, un nuevo estudio de la Universidad de Copenhague publicado en la revista Nature sugiere que este estilo de tectónica de placas puede ser una característica más reciente de la historia geológica de la Tierra.

"Nuestros nuevos resultados sugieren que durante la mayor parte de la historia de la Tierra, la convección en el manto se estratificó en dos capas distintas, a saber, regiones del manto superior e inferior que estaban aisladas entre sí", dice Zhengbin Deng, ex profesor asistente de la Universidad de Copenhague y primer autor del nuevo estudio.

La transición entre el manto superior e inferior se produce a unos 660 km bajo la superficie de la Tierra. A esta profundidad, ciertos minerales sufren una transición de fase. Deng y sus colegas creen que esta transición de fase puede ser la razón por la cual las regiones del manto superior e inferior permanecieron mayoritariamente aisladas.

“Nuestros hallazgos indican que en el pasado, el reciclaje y la mezcla de placas subducidas en el manto se restringía al manto superior, donde hay una fuerte convección. Esto es muy diferente de cómo pensamos que funciona la tectónica de placas hoy en día, donde las placas en subducción se hunden hasta el manto inferior”, dice el profesor asociado Martin Schiller, quien también está detrás del nuevo estudio.

Para llegar a sus conclusiones, los científicos desarrollaron un nuevo método para producir mediciones de altísima precisión de la composición isotópica del elemento titanio en varias rocas. Los isótopos son versiones del mismo elemento que tienen masas ligeramente diferentes. La composición isotópica del titanio se modifica cuando se forma la corteza terrestre. Esto hace que los isótopos de titanio sean útiles para rastrear cómo el material de la superficie, como la corteza, se recicla en el manto de la Tierra a lo largo del tiempo geológico. Utilizando esta nueva técnica, determinaron la composición de las rocas del manto que se formaron hace 3.800 millones de años hasta llegar a las lavas modernas.

Si el reciclaje y la mezcla de placas tectónicas se limitaran al manto superior, como se postula en el nuevo estudio, significa que el manto inferior podría contener material primordial no perturbado. El concepto de manto primordial se refiere a una reserva de material del manto que se ha mantenido relativamente sin cambios y conservado desde las primeras etapas de la formación de la Tierra, hace unos 4.500 millones de años.

La idea de que existe un reservorio primordial en las profundidades de la Tierra no es nueva y se ha sugerido basándose en la composición isotópica de gases raros atrapados en lavas de volcanes profundos modernos. Sin embargo, la interpretación de estos datos es ambigua y algunos han sugerido que esta señal isotópica proviene del núcleo de la Tierra y no del manto profundo. Dado que el titanio no está presente en el núcleo de la Tierra, proporciona una nueva perspectiva sobre este debate de larga data.

“Nuestros nuevos datos de isótopos de titanio nos permiten identificar de manera sólida qué volcanes profundos modernos toman muestras del manto primordial de la Tierra. Esto es interesante porque proporciona una ventana de tiempo sobre la composición original de nuestro planeta, lo que posiblemente nos permita identificar la fuente de los volátiles de la Tierra que fueron esenciales para el desarrollo de la vida”, concluye el profesor Martin Bizzarro, también detrás del estudio.

Referencia: “El régimen geodinámico en evolución de la Tierra registrado por isótopos de titanio” por Zhengbin Deng, Martin Schiller, Matthew G. Jackson, Marc-Alban Millet, Lu Pan, Katrine Nikolajsen, Nikitha S. Saji, Dongyang Huang y Martin Bizzarro, 26 de julio de 2023, Naturaleza.DOI: 10.1038/s41586-023-06304-0