Un puñado de antiguos cristales de zircón encontrados en Sudáfrica contienen la evidencia más antigua de la subducción, un elemento clave de la tectónica de placas, según un nuevo estudio publicado en AGU Advances, la revista de la Unión Geofísica Americana para la investigación en las ciencias de la Tierra y el espacio.

Estas raras cápsulas de tiempo de la juventud de la Tierra apuntan a una transición, hace unos 3.800 millones de años, de una superficie rocosa estable y de larga duración a los procesos activos que dan forma a nuestro planeta en la actualidad, proporcionando una nueva pista en un acalorado debate sobre cuándo se puso en marcha la tectónica de placas.

La corteza terrestre y la capa superior del manto que se encuentra justo debajo se dividen en placas rígidas que se mueven lentamente sobre las capas inferiores de roca del manto, viscosas pero móviles. El calor del núcleo de la Tierra impulsa este movimiento lento pero inexorable, responsable de los volcanes, los terremotos y el levantamiento de las cordilleras.

Destrucción creativa: una placa oceánica más delgada se hunde bajo una placa continental, fundiendo y reciclando la corteza oceánica en el interior de la Tierra y dando lugar a volcanes en esta ilustración de la subducción, una consecuencia de la tectónica de placas moderna | foto Nikolas Midttun

Las estimaciones sobre el momento en que se aceleró este proceso y se formó la corteza moderna oscilan entre hace más de 4.000 millones de años y hace sólo 800 millones de años. La incertidumbre surge porque el registro geológico de la juventud de la Tierra es escaso, debido al efecto de reciclaje de la superficie de la propia tectónica de placas. No queda casi nada del Eón Hádico, los primeros 500 millones de años de la Tierra. La Tierra del Hádico es una gran caja misteriosa, afirma Nadja Drabon, geóloga de la Universidad de Harvard y autora principal del estudio.

Pequeñas cápsulas de tiempo

En un emocionante paso adelante en la resolución de este misterio, en 2018 Drabon y sus colegas desenterraron una serie cronológica de 33 cristales microscópicos de zircón de un raro y antiguo bloque de corteza en el Cinturón de Piedras Verdes de Barberton (Barberton Greenstone belt), en Sudáfrica, que se formó en diferentes momentos en un lapso crítico de 800 millones de años, desde hace 4.150 hasta 3.300 millones de años.

El zircón es un mineral accesorio relativamente común en la corteza terrestre, pero los antiguos representantes del Eón Hádico, hace entre 4.000 y 4.560 millones de años, son extremadamente raros, ya que sólo se encuentran en 12 lugares de la Tierra y, por lo general, en un número inferior a tres en cada lugar.

Los isótopos de hafnio y los oligoelementos conservados en los zircones del Cinturón de Piedra Verde cuentan una historia sobre las condiciones de la Tierra en el momento en que se cristalizaron. Los zircones de 3.800 millones de años de antigüedad y más jóvenes parecían haberse formado en rocas que experimentaban presiones y fusiones similares a las de las zonas de subducción modernas, lo que sugiere que la corteza podría haber empezado a moverse.

Localización del Barberton Greenstone belt en Sudáfrica | foto Morabiac en Wikimedia Commons

Cuando digo “tectónica de placas”, me refiero específicamente a una zona de arco, en la que una placa pasa por debajo de otra y se produce todo ese vulcanismo: piense en los Andes, por ejemplo, y en el Cinturón de Fuego, dijo Drabon, describiendo un ejemplo clásico de subducción. A los 3.800 millones de años se produce un cambio drástico en el que la corteza se desestabiliza, se forman nuevas rocas y vemos que las firmas geoquímicas se parecen cada vez más a lo que vemos en la tectónica de placas moderna«.

Por el contrario, los zircones más antiguos conservaban pruebas de una capa global de protocostra derivada de la refundición de la roca del manto que había permanecido estable durante 600 millones de años, según el estudio.

Señales de cambio global

El estudio encontró una transición similar a condiciones parecidas a la subducción moderna en zircones de otros lugares del mundo, que datan de unos 200 millones de años después de los zircones sudafricanos. Vemos indicios de un cambio significativo en la Tierra hace entre 3.800 y 3.600 millones de años y la evolución hacia la tectónica de placas es una posibilidad clara, dijo Drabon.

Aunque no son concluyentes, los resultados sugieren que pudo comenzar un cambio global que posiblemente comenzó y se detuvo en lugares dispersos antes de establecerse en el eficiente motor global de placas en constante movimiento que vemos hoy.

El lecho de arenisca verde (visible en la parte inferior izquierda), que mira hacia el valle de los estromatolitos, en el antiguo cinturón de piedra verde de Barberton, en Sudáfrica, es la fuente de unos diminutos cristales de 3.800 millones de años de antigüedad que se formaron en condiciones parecidas a la subducción moderna, lo que podría ser la prueba más antigua de la tectónica de placas, según un nuevo estudio | foto Nadja Drabon

La tectónica de placas da forma a la atmósfera de la Tierra, así como a su superficie. La liberación de gases volcánicos y la producción de nuevas rocas de silicato, que consumen grandes cantidades de dióxido de carbono de la atmósfera, atemperan las grandes oscilaciones de temperatura por exceso o por defecto de gases de efecto invernadero. Sin todo el reciclaje y la formación de nueva corteza, podríamos estar yendo y viniendo entre el calor hirviente y el frío glacial, dijo Drabon. Es una especie de termostato para el clima.

Hasta ahora, la tectónica de placas sólo se ha observado en la Tierra, y puede ser esencial para que un planeta sea habitable lo que hace que los orígenes de los movimientos de las placas sean de interés en la investigación del desarrollo temprano de la vida.

El registro que tenemos de la Tierra más temprana es realmente limitado, pero el hecho de ver una transición similar en tantos lugares diferentes hace realmente factible que pueda haber sido un cambio global en los procesos de la corteza, dijo Drabon. Algún tipo de reorganización estaba ocurriendo en la Tierra.

Fuentes

AGU Advancing Earth and Space Science | Nadja Drabon, Benjamin L. Byerly, Gary R. Byerly, Joseph L. Wooden, Michael Wiedenbeck, John W. Valley, Kouki Kitajima, Ann M. Bauer, Donald R. Lowe. Destabilization of Long‐Lived Hadean Protocrust and the Onset of Pervasive Hydrous Melting at 3.8 Ga. AGU Advances, 2022; 3 (2) DOI: 10.1029/2021AV000520

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