Los primeros 1.500 millones de años de la evolución de la Tierra están sujetos a una incertidumbre considerable debido a la falta de un registro de rocas significativo antes de hace cuatro mil millones de años y un registro muy limitado hasta hace unos tres mil millones de años. Las rocas de esta edad suelen estar muy alteradas, lo que dificulta bastante las comparaciones con las rocas modernas. En una nueva investigación realizada en LSU, Los científicos han encontrado evidencia que muestra que los komatiitas, Roca volcánica de tres mil millones de años que se encuentra dentro del manto de la Tierra, tenía una composición diferente a las modernas. Su descubrimiento puede ofrecer nueva información sobre los primeros mil millones de años del desarrollo de la Tierra y los primeros orígenes de la vida. Los resultados del trabajo del equipo se han publicado en la edición de octubre de 2017 de Naturaleza Geociencia .

La investigación básica provino de más de tres décadas de científicos de LSU que estudian y mapean las montañas Barberton de Sudáfrica. El equipo de investigación incluidos los profesores de geología de LSU Gary Byerly y Huiming Bao, doctora en geología Keena Kareem, y el investigador de LSU Benjamin Byerly, llevó a cabo análisis químicos de cientos de rocas de komatiita muestreadas de unos 10 flujos de lava.

"Los primeros trabajadores habían mapeado grandes áreas incorrectamente asumiendo que eran correlativas a la mucho más famosa Formación Komati en la parte sur de las montañas. Reconocimos este error y comenzamos un estudio detallado de las rocas para probar nuestras interpretaciones basadas en mapas, "dijo Gary Byerly.

Dentro de las rocas descubrieron minerales originales llamados olivino fresco, que se había conservado con notable detalle. Aunque el mineral rara vez se encuentra en rocas sujetas a metamorfismo y meteorización superficial, El olivino es el componente principal del manto superior de la Tierra y controla la naturaleza del vulcanismo y el tectonismo del planeta. Usando composiciones de estos minerales frescos, Los investigadores habían concluido previamente que estas eran las lavas más calientes que jamás hayan entrado en erupción en la superficie de la Tierra con temperaturas cercanas a los 1600 grados centígrados. que es aproximadamente 400 grados más caliente que las erupciones modernas en Hawai.

"Descubrir olivino fresco inalterado en estas antiguas lavas fue un hallazgo notable. El trabajo de campo fue maravillosamente productivo y estábamos ansiosos por regresar al laboratorio para usar la química de estos cristales de olivino preservados para revelar pistas del Manto Arcaico, "dijo Kareem

Los investigadores sugieren que tal vez una parte del océano de magma de la Tierra primitiva se conserva en los minerales de aproximadamente 3.200 millones de años.

"La Tierra moderna muestra poca o ninguna evidencia de este océano de magma temprano porque la convección del manto ha homogeneizado en gran medida las capas producidas en el océano de magma. Los isótopos de oxígeno en estos olivinos frescos apoyan la existencia de trozos antiguos del océano de magma congelado. Rocas como son muy raras y científicamente valiosas. El siguiente paso obvio fue hacer isótopos de oxígeno, "dijo Byerly.

Este estudio surgió del trabajo que se llevó a cabo en el laboratorio de LSU para el estudio de isótopos de oxígeno, una instalación de clase mundial que atrae a científicos de los EE. UU. e instituciones internacionales para el trabajo colaborativo. Los resultados del estudio fueron tan inusuales que requirió un cuidado especial para estar seguro de los resultados. Huiming Bao, quien también es el jefe del laboratorio de isótopos de oxígeno de LSU, dijo que el equipo verificó los datos por triplicado y cuadriplicado ejecutando diferentes minerales de referencia y calibrándolos con otros laboratorios independientes.

"Intentamos reconciliar los hallazgos con algunas de las explicaciones convencionales de las lavas con composiciones de isótopos de oxígeno como estas, pero nada podría explicar completamente todas las observaciones. Se hizo evidente que estas rocas conservan firmas de procesos que ocurrieron hace más de cuatro mil millones de años y que aún no se comprenden completamente. "dijo Benjamin Byerly.

Los isótopos de oxígeno se miden mediante la conversión de rocas o minerales en un gas y midiendo las proporciones de oxígeno con las diferentes masas de 16, 17, y 18. Una variedad de procesos fraccionan el oxígeno en la Tierra y en el Sistema Solar, incluyendo atmosférico, hidrosférico biológico, y alta temperatura y presión.

"Los diferentes planetas de nuestro sistema solar tienen diferentes proporciones de isótopos de oxígeno. En la Tierra, esto se modifica por la atmósfera de la superficie y la hidrosfera, por lo que las variaciones podrían deberse a un manto heterogéneo (acumulación original de escombros planetarios o remanentes del océano de magma) o procesos superficiales, "dijo Byerly." Cualquiera podría ser interesante de estudiar. Esto último porque también proporcionaría información sobre la temperatura superficial temprana de la Tierra y los primeros orígenes de la vida ".