La Tierra es un planeta dinámico y en constante cambio. Desde la formación de montañas y océanos hasta la erupción de volcanes, la superficie de nuestro planeta está en constante cambio. En el centro de estos cambios se encuentra la poderosa fuerza de la tectónica de placas: los movimientos de las placas de la corteza terrestre. Este proceso fundamental ha dado forma a la topografía actual de nuestro planeta y sigue desempeñando un papel en su futuro.

Pero, ¿cómo era la actividad de las placas tectónicas durante los primeros tiempos de la Tierra? ¿Y se producía este proceso en la época en que se cree que se formó la vida?

La naturaleza tectónica dinámica de la Tierra moderna es una de las razones por las que la vida existe hoy en día, afirma Wriju Chowdhury, investigador postdoctoral asociado en el laboratorio de Dustin Trail, profesor asociado de Ciencias de la Tierra y Medioambientales en la Universidad de Rochester. Explorar la geodinámica y la diversidad litológica de la Tierra primitiva podría llevarnos a revelar cómo empezó la vida en nuestro planeta.

Chowdhury es el primer autor de un artículo publicado en Nature Communications que describe cómo los investigadores de Rochester utilizaron pequeños cristales de circón para desvelar información sobre los magmas y la actividad de las placas tectónicas en la Tierra primitiva. La investigación aporta pruebas químicas de que, con toda probabilidad, la tectónica de placas tuvo lugar hace más de 4.200 millones de años, cuando se cree que se formó la vida en nuestro planeta. Este hallazgo podría resultar beneficioso en la búsqueda de vida en otros planetas.

La tectónica de placas en la Tierra moderna es extremadamente importante, dice Trail, porque es el mecanismo dominante para la creación y destrucción de la corteza terrestre.

Placas tectónicas de la Tierra | foto vampy1 en depositphotos.com

La Tierra es el único planeta conocido que tiene una corteza superior móvil que se destruye y se crea cíclicamente. El proceso transporta elementos críticos, como el hierro y el magnesio, desde el interior de la Tierra a su superficie y controla los ciclos del agua y del carbono. Pero, lo que es más importante para los geólogos, la tectónica de placas funde y mezcla las rocas para crear magmas con una composición química específica, dependiendo de las rocas implicadas y del lugar donde se produjo la “destrucción”. Por tanto, la composición química del magma puede indicar el estilo de tectónica que lo creó.

Chowdhury y sus colegas investigaron con zircones, unos cristales diminutos de las rocas que son como pequeñas cápsulas del tiempo. Los zircones contienen trazas de elementos químicos encerrados en los cristales en el momento en que se formaron. Los investigadores datan los zircones y, a continuación, trabajan hacia atrás, ya que revelan información sobre la composición química de los magmas madre a partir de los cuales cristalizaron. A continuación, los investigadores utilizan la información sobre los magmas para reconstruir el entorno físico y químico -y deducir los estilos de tectónica de placas- de la Tierra primitiva, durante la época en que se formaron los zircones. En este caso, los circones tenían entre 3.800 y 4.200 millones de años.

Según Chowdhury, la mayoría de los investigadores infieren información sobre la Tierra primitiva utilizando los zircones para crear modelos probabilísticos que presenten distintos escenarios tectónicos. Chowdhury y sus colegas dieron un paso más para describir no sólo los zircones, sino también los magmas madre.

Los magmas parentales son mucho más directos y fiables porque están más cerca de la fuente: el estilo tectónico real, afirma Chowdhury. Nuestro estudio describe el contenido isotópico de silicio y oxígeno de los zircones y el contenido de oligoelementos de los magmas parentales, algo que no se había combinado y presentado antes.

Los investigadores utilizan una técnica de imagen llamada catodoluminiscencia que dispara electrones desde un cátodo a una muestra. Los agujeros en los cristales proceden de un láser que eliminó parte del grano para permitir a los investigadores adquirir información química | Foto Instituto Smithsonian

Chowdhury, Trail y sus colegas hallaron similitudes químicas entre los magmas de la Tierra primitiva y los magmas modernos creados en límites de placas tectónicamente activos, como las cadenas de las islas Cascade y Aleutianas o zonas de Japón y la cordillera de los Andes.

Esto sugiere una continuidad tectónica desde los tiempos antiguos a los modernos, afirma Trail. Es decir, nuestro estudio muestra que la Tierra, hace miles de millones de años, podría haber funcionado de forma similar a como lo hace hoy.

Los investigadores no determinaron si existía vida cuando empezó la tectónica de placas – ni la vida ni la tectónica tienen aún una fecha exacta de inicio, dice Chowdhury, señalando que la comunidad geológica está dividida en estos puntos. Pero los nuevos datos aportan pruebas químicas que sugieren que la tectónica de placas podría haber tenido lugar hace más de 4.200 millones de años.

En cualquier caso, prosigue, la tectónica de placas es una de las principales razones por las que la Tierra tiene actualmente un entorno templado y podría ser un factor importante en la búsqueda de entornos habitables en otros planetas.

Las posibilidades de que se origine la vida se multiplican si existe cierto dinamismo planetario, afirma.

Fuentes

University of Rochester | Chowdhury, W., Trail, D., Miller, M. et al. Eoarchean and Hadean melts reveal arc-like trace element and isotopic signatures. Nat Commun 14, 1140 (2023). doi.org/10.1038/s41467-023-36538-5

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