Una vista de la antigua Cinturón de piedra verde de Barberton en Sudáfrica, donde la circón se descubrieron cristales. Los cristales proporcionan evidencia de que placas tectónicas en la Tierra comenzó hace unos 3.800 millones de años
¿Hace cuánto tiempo comenzó la tectónica de placas, el lento movimiento de las grandes placas terrestres en la capa exterior de la Tierra? No lo sabemos con certeza. Pero las estimaciones van desde hace 4 mil millones de años hasta hace tan solo 800 millones de años. El 21 de abril de 2022, investigadores de la Universidad de Harvard dicho han confirmado hace 3.800 millones de años como el momento en que comenzó la tectónica de placas. Esta nueva estimación se basa en un estudio de la antigüedad cristales de circón encontrado en Sudáfrica.
Los cristales contienen la evidencia más antigua conocida de subducciónel proceso por el cual una placa terrestre en la superficie de la Tierra se sumerge debajo de otra.
Los investigadores publicado su nuevo revisado por pares hallazgos en AGU Avances el 21 de abril de 2022.
Transición a la tectónica de placas hace 3.800 millones de años
Entonces, ¿qué es la tectónica de placas, de todos modos? Es un proceso geológico en el que la corteza terrestre y la capa superior del manto se han roto en placas rígidas y masivas separadas. Estas placas se mueven, aunque lentamente, encima de un viscoso – gruesa o pegajosa – capa de la manto. Este movimiento, impulsado por el calor de la Tierra centro en el fondo, alimenta una variedad de procesos geológicos en la superficie o cerca de ella, incluidos terremotos, volcanes y formación de montañas.
Anteriormente, la corteza terrestre era rígida e inmóvil. Pero luego, durante la transición a la tectónica de placas, estos nuevos procesos se hicieron cargo. Ahora, la corteza terrestre es dinámica y activa. Los científicos creen que la tectónica de placas ayudó a la Tierra a volverse más habitable, ayudando en la evolución de microorganismos simples a formas de vida más complejas. Hoy en día, la tectónica de placas ayuda a que la Tierra siga siendo habitable (más información a continuación).
Según el nuevo estudio, el período de transición comenzó hace unos 3.800 millones de años. Sin embargo, hasta ahora ha sido difícil determinar cuándo comenzó la tectónica de placas. Irónicamente, esto se debe en gran parte a la propia tectónica de placas. El reciclaje continuo de la superficie de la Tierra, debido a que las placas fluyen una debajo de la otra, ha borrado gran parte del registro geológico de cuando la Tierra era joven, durante los primeros 500 millones de años más o menos. Este período es conocido como el eón hadeano. Como resultado, las pistas sobre los procesos geológicos durante este tiempo se han borrado en gran medida.
Como nadja drabon geólogo de la Universidad de Harvard y autor principal, fijado:
La Tierra Hadeana es esta gran caja misteriosa.
Nuevas pistas en diminutos cristales
Entonces, ¿cómo determinaron los investigadores el momento en que comenzó la tectónica de placas? La respuesta está en diminutos cristales microscópicos llamados cristales de circón. Drabon y sus colegas los descubrieron en 2018 en un bloque de corteza en el Cinturón de piedra verde de Barberton En Sudáfrica. En total se encontró una serie cronológica de 33 cristales microscópicos de circón. Se formaron en varios momentos durante 800 millones de años, desde hace 4,15 a 3,3 mil millones de años.
¿Por qué es esto significativo? Los cristales de circón son bastante comunes, en general, pero son muy raros desde el eón Hadeano. De hecho, los cristales de circón de hace 4 a 4560 millones de años solo se han encontrado en 12 lugares de la Tierra. Además, normalmente se han desenterrado menos de tres cristales en cada ubicación. ¡Eso es raro, de hecho!
Similitudes con las zonas de subducción modernas
Mediante el examen isótopos de hafnio y otros elementos traza en los cristales, los investigadores encontraron pistas sobre las condiciones geológicas en el momento en que se formaron. El análisis de los cristales mostró una diferencia entre antes y después de hace 3.800 millones de años. Los que se formaron hace 3.800 millones de años, y más tarde, mostraron evidencia de presiones y fusión similar a la que se encuentra en las zonas de subducción modernas.
Dado que las zonas de subducción son una parte integral de la tectónica de placas, esto sugiere que la tectónica de placas comenzó durante este período. O al menos las primeras etapas iniciales de la tectónica de placas. Drabon dijo:
Cuando digo tectónica de placas, me refiero específicamente a una configuración de arco, cuando una placa pasa por debajo de otra y tienes todo ese vulcanismo; pensemos en los Andes, por ejemplo, y el Anillo de Fuego. A los 3.800 millones de años hay un cambio dramático en el que la corteza se desestabiliza, se forman nuevas rocas y vemos que las firmas geoquímicas se vuelven cada vez más similares a lo que vemos en la tectónica de placas moderna.
En comparación, el análisis de cristales de circón más antiguos apoyó estudios previos de que la corteza terrestre, o protocorteza, era inerte y estable. Esta corteza se mantuvo básicamente sin cambios durante al menos 600 millones de años.
Otras ubicaciones
Sin embargo, los cristales de circón de Sudáfrica no son los únicos. El análisis de los de otros lugares también respalda las conclusiones sobre la fecha de inicio de la tectónica de placas. Como señaló Drabon:
Vemos evidencia de un cambio significativo en la Tierra hace alrededor de 3,8 a 3,6 mil millones de años y la evolución hacia la tectónica de placas es una posibilidad clara.
Los resultados también plantean otra pregunta. ¿Este cambio en la corteza terrestre fue global o en zonas más aisladas? Drabon cree que los cristales apuntan al comienzo de un cambio global. El proceso puede haber comenzado en diferentes bolsillos en varios lugares, antes de volverse global. Drabon dijo:
El registro que tenemos de la Tierra más antigua es realmente limitado, pero ver una transición similar en tantos lugares diferentes hace que sea realmente factible que haya sido un cambio global en los procesos de la corteza. Algún tipo de reorganización estaba ocurriendo en la Tierra.
La tectónica de placas ayuda a mantener la vida
Como se señaló anteriormente, la tectónica de placas también juega un papel importante para ayudar a mantener la Tierra habitable. El proceso es como un termostato para todo el planeta. Ayuda a evitar que las temperaturas en la atmósfera se vuelvan demasiado calientes o demasiado frías. ¿Como hace eso?
La tectónica de placas libera gases volcánicos desde debajo de la superficie, además de producir nuevas rocas de silicato. Esto, a su vez, consume grandes cantidades de dióxido de carbono en la atmósfera. Este ciclo evita grandes cambios de temperatura debido a demasiado o muy poco gas de efecto invernadero. Como señaló Drabon:
Sin todo el reciclaje y la formación de una nueva corteza, podríamos estar yendo y viniendo entre el calor hirviendo y el frío helado. Es como un termostato para el clima.
Efectos de la tectónica de placas
Vemos este tipo de efectos en otros lugares también. Marte, con su atmósfera extremadamente delgada de dióxido de carbono, es en promedio mucho más frío que la Tierra. Venus, sin embargo, tiene una atmósfera profunda y espesa de dióxido de carbono, que atrapa el calor y es la razón por la cual el planeta está tan caliente en su superficie.
Todavía no se sabe si Venus tuvo una tectónica de placas comparable en su pasado lejano, cuando el planeta era más frío y hospitalario. Sin embargo, hay evidencia de tectónica de hielo en manadas en Venus. Estos son bloques de la corteza del planeta que pueden ser móviles. No es lo mismo que la tectónica de placas regular, pero es similar.
Existe alguna evidencia de los posibles comienzos rudimentarios de la tectónica de placas en Marte, pero no fue tan avanzada como en nuestro propio planeta. La falta de tectónica de placas avanzada probablemente se deba principalmente al pequeño tamaño del planeta.
En pocas palabras: un nuevo estudio de antiguos cristales de circón encontrados en Sudáfrica y otros lugares muestra que la tectónica de placas en la Tierra comenzó hace unos 3.800 millones de años.
