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Un puñado de cristales de circón antiguos encontrados en Sudáfrica contienen la evidencia más antigua de subducción, un elemento clave de la tectónica de placas.
Estas raras cápsulas del 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 vida a los procesos activos que dan forma a nuestro planeta hoy, proporcionando una nueva pista en el debate sobre cuándo se estableció el movimiento de la tectónica de placas, según un estudio publicado en AGU Advances.
La corteza terrestre y la capa superior del manto justo debajo de ella se rompen en placas rígidas que se mueven lentamente sobre las capas inferiores viscosas pero móviles de la roca del manto. El calor del núcleo de la Tierra impulsa este movimiento lento pero inexorable, responsable de los volcanes, los terremotos y el levantamiento de las cadenas montañosas.
Las estimaciones de cuándo se aceleró este proceso y se formó la corteza moderna van desde hace más de 4.000 millones de años hasta hace solo 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 tectónica de placas. Casi nada queda del Eón Hadeano, los primeros 500 millones de años de la Tierra.
"La Tierra Hadeana es esta gran caja misteriosa", dijo Nadja Drabon, geóloga de la Universidad de Harvard y autora principal del nuevo estudio.
En un paso adelante para resolver este misterio, en 2018 Drabon y sus colegas desenterraron una serie cronológica de 33 cristales microscópicos de circón de un raro y antiguo bloque de corteza en el cinturón de piedra verde de Barberton en Sudáfrica, que se formó en diferentes momentos durante un período crítico de 800 millones de años desde hace 4.150 a 3.300 millones de años.
El circón es un mineral accesorio relativamente común en la corteza terrestre, pero los antiguos representantes del Eón Hadeano, hace 4.000 a 4.560 millones de años, son extremadamente raros, se encuentran en solo 12 lugares de la Tierra y, por lo general, en cantidades inferiores a tres en cada ubicación.
Los isótopos de hafnio y los oligoelementos conservados en los circones del Greenstone Belt contaron una historia sobre las condiciones en la Tierra en el momento en que cristalizaron. Los circones de 3.800 millones de años y más jóvenes parecen haberse formado en rocas que experimentan presiones y se derriten de manera similar a las zonas de subducción modernas, lo que sugiere que la corteza puede haber comenzado a moverse.
"Cuando digo tectónica de placas, me refiero específicamente a una configuración de arco, cuando una placa pasa debajo de otra y tienes todo ese vulcanismo, piensa en los Andes, por ejemplo, y el Anillo de Fuego", dijo Drabon, describiendo un ejemplo clásico de subducción.
"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", dijo Drabon en un comunicado.
En contraste, los circones más antiguos conservaron evidencia de una capa global de "protocorteza" derivada de la refundición de la roca del manto que se había mantenido estable durante 600 millones de años, encontró el estudio.
El nuevo estudio encontró una transición similar a condiciones que se asemejan a la subducción moderna en circones de otros lugares del mundo, que datan de unos 200 millones de años de los circones sudafricanos.
"Vemos evidencia de un cambio significativo en la Tierra hace alrededor de 3.800 a 3.600 millones de años y la evolución hacia la tectónica de placas es una clara posibilidad". Drabon dijo.
Si bien no son concluyentes, los resultados sugieren que pudo haber comenzado un cambio global, dijo Drabon, posiblemente comenzando y deteniéndose en lugares dispersos antes de establecerse en el eficiente motor global de placas en constante movimiento que vemos hoy.
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, atenúan las grandes oscilaciones de temperatura debido a una cantidad excesiva o insuficiente de gases de efecto invernadero.
"Sin todo el reciclaje y la formación de una nueva corteza, podríamos estar yendo y viniendo entre el calor hirviendo y el frío helado", dijo Drabon. "Es como un termostato para el clima".
La tectónica de placas, hasta ahora, solo se ha observado en la Tierra y puede ser esencial para hacer que un planeta sea habitable, dijo Drabon, 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 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", dijo Drabon. "Algún tipo de reorganización estaba ocurriendo en la Tierra".
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