Según un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, una nueva investigación aporta más pruebas de que rocas que representan hasta mil millones de años de tiempo geológico fueron esculpidas por antiguos glaciares durante el período de la Tierra Bola de Nieve (o glaciación global) del planeta.

La investigación presenta los últimos hallazgos en el debate sobre la causa de la Gran Discordancia de la Tierra, una brecha temporal en el registro geológico asociada a la erosión de rocas de hasta 5 kilómetros de espesor en zonas de todo el planeta.

El hecho de que en tantos lugares falten las rocas sedimentarias de este período ha sido una de las características más desconcertantes del registro rocoso, dijo C. Brenhin Keller, profesor adjunto de Ciencias de la Tierra e investigador principal del estudio. Con estos resultados, el patrón empieza a tener mucho más sentido.

La pérdida masiva de roca conocida como la Gran Discordancia fue observada por primera vez en el Gran Cañón | foto Saad Chaudhry en Unsplash

La enorme cantidad de roca desaparecida que ha llegado a conocerse como la Gran Discordancia fue nombrada por primera vez en el Gran Cañón a finales del siglo XIX. Este llamativo rasgo geológico es visible donde se intercalan capas de roca de periodos de tiempo distantes, y a menudo se identifica donde las rocas con fósiles se sitúan directamente sobre las que no contienen fósiles.

Esta fue una época fascinante en la historia de la Tierra, afirma Kalin McDannell, investigador postdoctoral de Dartmouth y autor principal del artículo. La Gran Discordancia sienta las bases de la explosión cámbrica de la vida, que siempre ha sido desconcertante por ser tan abrupta en el registro fósil; los procesos geológicos y evolutivos suelen ser graduales.

Durante más de un siglo, los investigadores han tratado de explicar la causa del tiempo geológico perdido. En los últimos cinco años, han surgido dos teorías opuestas: Una explica que la roca fue esculpida por antiguos glaciares durante el periodo de la Tierra Bola de Nieve, hace entre 700 y 635 millones de años. La otra se centra en una serie de eventos de tectónica de placas durante un período mucho más largo durante el ensamblaje y la ruptura del supercontinente Rodinia desde hace unos mil millones a 550 millones de años.

La investigación dirigida por Keller en 2019 propuso por primera vez que la erosión generalizada por las capas de hielo continentales durante el intervalo glacial criogénico causó la pérdida de roca. Esto se basó en indicadores geoquímicos que sugerían que grandes cantidades de erosión masiva coincidían con el período de la Tierra Bola de Nieve. La nueva investigación verifica y avanza los hallazgos del estudio anterior, dijo Keller. Aquí aportamos pruebas independientes del enfriamiento de las rocas y de los kilómetros de exhumación en el periodo criogénico en una amplia zona de Norteamérica.

Los investigadores utilizaron datos termocronométricos de cuatro localidades norteamericanas para determinar la causa de la «Gran Discordancia», una pérdida masiva de roca hace unos 700 millones de años | foto Kalin McDannell

El estudio se basa en una interpretación detallada de la termocronología para realizar la evaluación. La termocronología permite a los investigadores estimar la temperatura que experimentan los cristales minerales a lo largo del tiempo, así como su posición en la corteza continental dada una determinada estructura térmica. Estos historiales pueden proporcionar pruebas de cuándo se extrajo la roca desaparecida y cuándo se pudieron exhumar las rocas actualmente expuestas en la superficie.

Los investigadores utilizaron múltiples mediciones de datos termocronométricos publicados anteriormente y tomados en cuatro lugares de América del Norte. Las zonas, conocidas como cratones, son partes del continente química y físicamente estables, y en las que la actividad de las placas tectónicas no habría sido habitual durante esa época.

Al realizar simulaciones que buscaban la trayectoria tiempo-temperatura que experimentaron las rocas, la investigación registró una señal generalizada de enfriamiento rápido y de gran magnitud que concuerda con unos 2 ó 3 kilómetros de erosión durante las glaciaciones de la Tierra Bola de Nieve en todo el interior de Norteamérica.

Mientras que otros estudios han utilizado la termocronología para cuestionar el origen glacial, un fenómeno global como la Gran Discordancia requiere una evaluación global, dijo McDannell. La glaciación es la explicación más sencilla para la erosión en una vasta zona durante el período de la Tierra Bola de Nieve, ya que se cree que las capas de hielo cubrían la mayor parte de América del Norte en esa época y pueden ser eficientes excavadoras de roca.

Otro ejemplo de la Gran Discordancia en el Gran Cañón / foto Chris M.Morris en Wikimedia Commons

Según el equipo de investigación, la teoría contraria de que la actividad tectónica esculpió la roca desaparecida se planteó en 2020, cuando otro grupo de investigación cuestionó si los antiguos glaciares eran lo suficientemente erosivos como para causar la pérdida masiva de roca. Aunque esa investigación también utilizó la termocronología, aplicó una técnica alternativa en un solo lugar tectónicamente activo y sugirió que la erosión se produjo antes de la Tierra Bola de Nieve. El concepto subyacente es bastante simple: Algo eliminó un montón de roca, lo que dio lugar a un montón de tiempo perdido, dijo Keller. Nuestra investigación demuestra que sólo la erosión glacial podría ser responsable a esta escala.

Según los investigadores, los nuevos hallazgos también ayudan a explicar los vínculos entre la erosión de las rocas y la aparición de organismos complejos hace unos 530 millones de años, durante la explosión del Cámbrico. Se cree que la erosión durante el periodo de la Tierra Bola de Nieve depositó en el océano sedimentos ricos en nutrientes que podrían haber proporcionado un entorno fértil para los componentes básicos de la vida compleja.

El estudio señala que las dos hipótesis sobre cómo se erosionó la roca no se excluyen mutuamente: es posible que tanto la tectónica como la glaciación contribuyeran a la alteración del sistema terrestre global durante la formación de la Gran Discordancia. Sin embargo, parece que sólo la glaciación puede explicar la erosión en el centro del continente, lejos de los márgenes tectónicos. En última instancia, con respecto a la Gran Discordancia, puede ser que la(s) reconstrucción(es) generalmente aceptada(s) de un empaquetamiento ecuatorial más concentrado de los continentes rodinianos, junto con las condiciones ambientales únicas del Neoproterozoico, demostró ser una época de serendipia geológica como ninguna otra en la historia de la Tierra, dice el estudio.

Según el equipo, se trata de la primera investigación que utiliza su enfoque de modelado termocronológico para estudiar un periodo que se extiende más allá de mil millones de años. En el futuro, el equipo repetirá su trabajo en otros continentes, donde esperan seguir probando estas hipótesis sobre cómo se creó y preservó la Gran Discordancia. Resolver las diferencias en la investigación es fundamental para comprender la historia temprana de la Tierra y la interconexión de los procesos climáticos, tectónicos y biogeoquímicos.

El hecho de que pueda haber habido erosión tectónica a lo largo de los márgenes del cratón no descarta la glaciación, dijo McDannell. Las discordancias son rasgos compuestos, y nuestro trabajo sugiere que la erosión criogénica fue un contribuyente clave, pero es posible que tanto la erosión anterior como la posterior participaran en la formación de la superficie de la discordancia en diferentes lugares. Un examen global nos dirá más.

Fuentes

Dartmouth College | Kalin T. McDannell, C. Brenhin Keller, William R. Guenthner, Peter K. Zeitler, David L. Shuster, Thermochronologic constraints on the origin of the Great Unconformity, Proceedings of the National Academy of Sciences Feb 2022, 119 (5) e2118682119; DOI: 10.1073/pnas.2118682119

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