La historia de la Tierra está escrita en sus elementos, pero a medida que las placas tectónicas se deslizan y se deslizan unas sobre otras con el tiempo, enturbian esa evidencia, y con ella los secretos de por qué la Tierra puede sustentar la vida.

Un nuevo estudio dirigido por geoquímicos de UChicago reordena la imagen de la Tierra primitiva al rastrear el camino del elemento metálico titanio a través de la corteza terrestre a través del tiempo. La investigación, publicado el 22 de septiembre en Ciencias , sugiere que hace 3.500 millones de años ya se estaba produciendo una acción tectónica significativa, aproximadamente quinientos millones de años antes de lo que se pensaba actualmente.

La corteza estuvo una vez hecha de uniformemente oscuro, minerales máficos ricos en magnesio y hierro. Pero hoy la corteza se ve muy diferente entre la tierra y el océano:la corteza terrestre es ahora un félsico de color más claro, rico en silicio y aluminio. El punto en el que estos dos divergieron es importante, ya que la composición de los minerales afecta el flujo de nutrientes disponibles para la vida en ciernes que lucha por sobrevivir en la Tierra.

"Esta cuestión se ha debatido desde que los geólogos empezaron a pensar en las rocas, "dijo el autor principal, Nicolas Dauphas, el profesor Louis Block y jefe del Laboratorio de Orígenes del Departamento de Ciencias Geofísicas y del Instituto Enrico Fermi. "Este resultado es una sorpresa y ciertamente un trastorno en esa discusión".

Para reconstruir la corteza cambiando con el tiempo, Los geólogos a menudo miran un tipo particular de roca llamada lutitas, formado por pequeños trozos de otras rocas y minerales que el agua transporta a los depósitos de lodo y los comprime en la roca. El único problema es que los científicos tienen que ajustar los números para tener en cuenta las diferentes tasas de meteorización y transporte. "Hay muchas cosas que pueden estropearlo, "Dijo Dauphas.

Para evitar este problema, Dauphas y su equipo analizaron el titanio en las lutitas a lo largo del tiempo. Este elemento no se disuelve en agua y las plantas no lo absorben en los ciclos de nutrientes. por lo que pensaron que los datos tendrían menos sesgos con los que lidiar.

Trituraron muestras de rocas de esquisto de diferentes edades de todo el mundo y comprobaron en qué forma aparecía su titanio. Las proporciones de isótopos de titanio presentes deberían cambiar a medida que la roca cambia de máfica a félsica. En lugar de, vieron pocos cambios en tres mil quinientos millones de años, sugiriendo que la transición debe haber ocurrido antes.

Esto también marcaría el comienzo de la tectónica de placas, ya que se cree que ese proceso es necesario para crear roca félsica.

"Con una respuesta nula como esa, sin ver ningún cambio, es difícil imaginar una explicación alternativa, "dijo Matouš Ptáček, un estudiante graduado de UChicago que fue coautor del estudio.

"Nuestros resultados también se pueden utilizar para rastrear la composición promedio de la corteza continental a través del tiempo, permitiéndonos investigar el suministro de nutrientes a los océanos que se remonta a hace 3.500 millones de años, "dijo Nicolas Greber, el primer autor del artículo, luego investigador postdoctoral en UChicago y ahora en la Universidad de Ginebra.

El fósforo lleva a la vida

La pregunta sobre los nutrientes es importante para nuestra comprensión de las circunstancias en torno a un punto de inflexión misterioso pero crucial llamado el gran evento de oxigenación. Aquí es cuando el oxígeno comenzó a emerger como un componente importante de la atmósfera de la Tierra, provocando un cambio masivo en el planeta y haciendo posible que los seres multicelulares evolucionen.

La inundación de oxígeno provino de una oleada de microorganismos fotosintéticos; y, a su vez, su trabajo fue fomentado por una oleada de nutrientes a los océanos, particularmente fósforo. "El fósforo es el nutriente limitante más importante del océano moderno. Si fertilizas el océano con fósforo, la vida florecerá "Dijo Dauphas.

La línea de tiempo del titanio sugiere que el desencadenante principal del aumento de fósforo fue el cambio en la composición de la roca máfica a lo largo del tiempo. A medida que la Tierra se enfrió, la roca máfica que salía de los volcanes y los derretimientos subterráneos se volvieron más ricos en fósforo.

"Sabemos desde hace mucho tiempo que la roca máfica cambió con el tiempo, pero lo que no sabíamos era que su contribución a la corteza se ha mantenido bastante constante, ", Dijo Ptáček.