Un equipo internacional de investigadores dirigido por geocientíficos del Virginia Tech College of Science descubrió recientemente que porciones profundas del manto de la Tierra podrían estar tan calientes como hace más de 2.500 millones de años.

El estudio, dirigido por Esteban Gazel, profesor asistente del Departamento de Geociencias de Virginia Tech, y su estudiante de doctorado Jarek Trela ​​de Deer Park, Illinois, se publica en el último número de Naturaleza Geociencia . El estudio trae nuevos, evidencia sin precedentes sobre la evolución térmica de la Tierra profunda durante los últimos 2.500 millones de años, Dijo Gazel.

El Eón Arqueano, que abarca desde hace 2.500 a 4.000 millones de años, es uno de los momentos más enigmáticos de la evolución de nuestro planeta. Dijo Gazel. Durante este período de tiempo, la temperatura del manto de la Tierra, la región de silicato entre la corteza y el núcleo exterior, era más caliente de lo que es hoy, debido a una mayor cantidad de calor radiactivo producido por la desintegración de elementos como el potasio, torio y uranio. Debido a que la Tierra estuvo más caliente durante este período, este intervalo de tiempo geológico está marcado por la presencia generalizada de una roca única conocida como komatiita.

"Los komatiitas son básicamente versiones supercalientes de los flujos de lava de estilo hawaiano, ", Dijo Gazel." Puedes imaginar un flujo de lava hawaiano, solo los komatiitas eran tan calientes que brillaban de blanco en lugar de rojo, y fluyeron sobre una superficie planetaria con condiciones atmosféricas muy diferentes, más similar a Venus que al planeta en el que vivimos hoy ".

La Tierra esencialmente dejó de producir abundantes komatiitas calientes después de la era Arcaica porque el manto se ha enfriado durante los últimos 4.500 millones de años debido al enfriamiento convectivo y una disminución en la producción de calor radiactivo. Dijo Gazel.

Sin embargo, Gazel y un equipo hicieron lo que ellos llaman un descubrimiento asombroso mientras estudiaban la química de los antiguos flujos de lava relacionados con Galápagos. conservado hoy en Centroamérica:un conjunto de lavas que muestra condiciones de fusión y cristalización similares a las misteriosas komatiitas arcaicas.

Gazel y sus colaboradores estudiaron un conjunto de rocas de la Suite Tortugal de 90 millones de años en Costa Rica y encontraron que tenían concentraciones de magnesio tan altas como las komatiitas arcaicas. así como evidencia de textura de temperaturas de flujo de lava extremadamente calientes.

"Los estudios experimentales nos dicen que la concentración de magnesio de basaltos y komatiitas está relacionada con la temperatura inicial de la masa fundida, "Dijo Gazel." Subieron la temperatura, cuanto mayor es el contenido de magnesio de un basalto ".

El equipo también estudió la composición del olivino, el primer mineral que cristalizó de estas lavas. El olivino, un mineral de color verde claro que Gazel ha explorado obsesivamente muchos volcanes y regiones magmáticas para buscar, es una herramienta extremadamente útil para estudiar una serie de condiciones relacionadas con el origen de un flujo de lava porque es la primera fase mineral que cristaliza cuando un manto el derretimiento se enfría. Las olivinas también llevan inclusiones de vidrio, que alguna vez se fundió, y otros minerales más pequeños que son útiles para descifrar los secretos de las profundidades de la Tierra.

"Usamos la composición del olivino como otro termómetro para corroborar qué tan calientes estaban estas lavas cuando comenzaron a enfriarse, "Dijo Gazel." Puedes determinar la temperatura a la que la lava basáltica comenzó a cristalizar analizando la composición del olivino y las inclusiones de otro mineral llamado espinela. A temperaturas más altas, el olivino incorporará más aluminio en su estructura y la espinela incorporará más cromo. Si sabe cuántos de estos elementos están presentes en cada mineral, entonces sabes la temperatura a la que cristalizaron ".

El equipo descubrió que los olivinos de Tortugal cristalizaban a una temperatura cercana a 2, 900 grados Fahrenheit (1, 600 grados Celsius), tan altas como las temperaturas registradas por los olivinos de las komatiitas, lo que lo convierte en un nuevo récord de temperaturas de lava en los últimos 2.500 millones de años.

Gazel y sus colaboradores sugieren en su estudio que la Tierra todavía puede ser capaz de producir derretimientos similares a komatiita. Sus resultados sugieren que las lavas de Tortugal probablemente se originaron en el núcleo caliente del penacho del manto de Galápagos que comenzó a producir derretimientos hace casi 90 millones de años y ha permanecido activo desde entonces.

Una pluma del manto es una estructura de la tierra profunda que probablemente se origina en el límite entre el núcleo y el manto del planeta. Cuando se acerca a la superficie del planeta comienza a derretirse, formando características conocidas como hotspots como las que se encuentran en Hawái o Galápagos. Luego, los geólogos pueden estudiar estos flujos de lava de puntos calientes y usar su información geoquímica como una ventana a las profundidades de la Tierra.

"Lo que es realmente fascinante de este estudio es que mostramos que el planeta todavía es capaz de producir lavas tan calientes como durante el período Arcaico, "Dijo Gazel." Según nuestros resultados de las lavas de Tortugal, Creemos que las plumas del manto están 'tocando' una profundidad, región caliente del manto que no se ha enfriado mucho desde el Arcaico. Creemos que esta región probablemente está siendo sostenida por el calor del núcleo cristalizado del planeta ".

"Este es un descubrimiento realmente interesante y vamos a seguir investigando Tortugal, "dijo Trela, estudiante de doctorado y primer autor del artículo. "Aunque Tortugal Suite se descubrió y documentó por primera vez hace más de 20 años, no fue hasta ahora que contamos con la tecnología y el apoyo experimental para comprender mejor las implicaciones globales de esta ubicación ".

Trela ​​agregado, "Nuestros nuevos datos sugieren que este conjunto de rocas ofrece una gran oportunidad para responder preguntas clave sobre la acumulación de la Tierra, su evolución térmica, y los mensajes geoquímicos que las plumas del manto traen a la superficie del planeta ".