La tectónica de placas de la Tierra ha experimentado un gran cambio últimamente

Óxido-9D/iStock

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En una revelación sorprendente, los científicos sugieren que las placas tectónicas de la Tierra podrían haber funcionado de manera muy diferente en el pasado distante, según un estudio publicado ayer (27 de julio) en Nature.

Los nuevos hallazgos desafían la creencia tradicional de que la convección del manto comenzó poco después de la formación de la Tierra hace 4.500 millones de años y se produjo en todo el manto.

En cambio, el estudio sostiene que la tectónica de placas estuvo confinada al manto superior en la historia temprana de la Tierra.

Es más, supongamos que esta estratificación fuera cierta; en ese caso, el manto inferior podría albergar material primordial intacto, ofreciendo información sobre la composición original de la Tierra y una fuente potencial de volátiles esenciales necesarios para el desarrollo de la vida.

La tectónica de placas tiene que ver con el movimiento y la interacción de las placas tectónicas en la superficie de la Tierra. Son la razón detrás de todos los terremotos, volcanes y formación de montañas (por nombrar algunos).

Estas placas son parte de la corteza terrestre y su movimiento lento es impulsado por las corrientes de convección en el manto, la capa debajo de la corteza. Como repaso, aquí hay una imagen de la estructura interna de la Tierra:

Srimadhav/Wikimedia Commons

Según la comprensión tradicional, la convección del manto ha estado en curso desde la formación de la Tierra hace 4.500 millones de años y ha funcionado como una sola capa.

Sin embargo, un nuevo estudio sostiene ahora que este "escenario de una sola capa" es una característica relativamente 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", explicó el autor principal Zhengbin Deng de la Universidad de Copenhague, en un declaración.

Los autores creen que la estratificación se habría producido a unos 660 kilómetros (km) debajo de la superficie de la Tierra, donde ciertos minerales experimentan una transición de fase.

"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", añadió el profesor asociado Martin Schiller, coautor del estudio.

"Esto es muy diferente de cómo pensamos que opera la tectónica de placas hoy en día, donde las placas en subducción se hunden hasta el manto inferior".

Los investigadores desarrollaron un nuevo método para analizar la composición isotópica del titanio en las rocas, lo que les permitió estudiar rocas del manto que se remontan a 3.800 millones de años hasta las lavas modernas en Australia.

Los isótopos de titanio son particularmente útiles porque cambian cuando se forma la corteza terrestre. Estos ayudan a los científicos a rastrear cómo se recicla el material de la superficie en el manto a lo largo del tiempo.

Los hallazgos del estudio también tienen implicaciones intrigantes para la existencia de un "manto primordial", una reserva de material del manto conservado desde la formación temprana de la Tierra.

Si el reciclaje y la mezcla de placas tectónicas se limitaran al manto superior, el manto inferior podría contener material primordial intacto.

"Nuestros nuevos datos de isótopos de titanio nos permiten identificar de forma sólida qué volcanes profundos modernos toman muestras del manto primordial de la Tierra", destacó el profesor coautor Martin Bizzarro.

"Esto es emocionante 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 que se desarrollara la vida".

Si bien se necesita más investigación para comprender plenamente las implicaciones de estos descubrimientos, el estudio representa un importante paso adelante en la comprensión del pasado geológico y las características únicas de la Tierra.

El estudio completo se publicó en Nature el 27 de julio y se puede encontrar aquí.

Resumen del estudio:

El manto de la Tierra tiene una estructura de dos capas, con los dominios del manto superior e inferior separados por una discontinuidad sísmica a unos 660 km (refs. 1,2). Sin embargo, no se comprende bien el alcance de la transferencia de masa entre estos dominios del manto a lo largo de la historia de la Tierra. La extracción de la corteza continental da como resultado un fraccionamiento isotópico estable de Ti, que produce residuos de fusión isotópicamente ligeros3,4,5,6,7. El reciclaje de estos componentes en el manto puede impartir una variabilidad de los isótopos de Ti que se puede rastrear en el tiempo. Informamos proporciones de 49Ti/47Ti de ultra alta precisión para condritas, lavas antiguas derivadas del manto terrestre que datan de hace 3.800 a 2.000 millones de años (Ga) y basaltos de islas oceánicas modernas (OIB). Nuestra nueva estimación de Ti silicato terrestre (BSE) basada en condritas es 0,052 ± 0,006 ‰ más pesada que el manto superior moderno muestreado por basaltos normales de dorsales oceánicas (N-MORB). La proporción 49Ti/47Ti del manto superior de la Tierra era condrítica antes de 3,5 Ga y evolucionó a una composición similar a N-MORB entre aproximadamente 3,5 y 2,7 ​​Ga, estableciendo que se extrajo más corteza continental durante esta época. La compensación de +0,052 ± 0,006‰ entre BSE y N-MORB requiere que <30% del manto de la Tierra se equilibre con material de la corteza terrestre reciclado, lo que implica un intercambio de masa limitado entre el manto superior e inferior y, por lo tanto, la preservación de un reservorio primordial en el manto inferior para la mayor parte de la historia geológica de la Tierra. Los OIB modernos registran proporciones variables de 49Ti/47Ti que van desde composiciones condríticas hasta composiciones de N-MORB, lo que indica una alteración continua del manto primordial de la Tierra. Por lo tanto, la tectónica de placas de estilo moderno con una alta transferencia de masa entre el manto superior e inferior sólo representa una característica reciente de la historia de la Tierra.