Las columnas de magma caliente del punto caliente volcánico que formó la isla Reunión en el Océano Índico se elevan desde una fuente inusualmente primitiva en las profundidades de la superficie de la Tierra, según obra nueva en Naturaleza de Bradley Peters de Carnegie, Richard Carlson, y Mary Horan junto con James Day de la Institución de Oceanografía Scripps.

Reunión marca la ubicación actual del hotspot que hace 66 millones de años hizo erupción los basaltos de inundación de Deccan Traps, que cubren la mayor parte de la India y pueden haber contribuido a la extinción de los dinosaurios. Se cree que los basaltos de inundación y otras lavas de puntos calientes se originan en diferentes partes del interior profundo de la Tierra que la mayoría de los volcanes en la superficie de la Tierra y el estudio de este material puede ayudar a los científicos a comprender la evolución de nuestro planeta de origen.

El calor del proceso de formación de la Tierra provocó un extenso derretimiento del planeta, lo que llevó a la Tierra a separarse en dos capas cuando el metal de hierro más denso se hundió hacia el centro, creando el núcleo y dejando el manto rico en silicatos flotando por encima.

Durante los siguientes 4.500 millones de años de evolución de la Tierra, porciones profundas del manto se elevarían hacia arriba, derretir, y luego separar una vez más por densidad, creando la corteza terrestre y cambiando la composición química del interior de la Tierra en el proceso. A medida que la corteza vuelve a hundirse en el interior de la Tierra, un fenómeno que ocurre hoy en día a lo largo del límite del Océano Pacífico, el movimiento lento del manto de la Tierra trabaja para agitar estos materiales, junto con su química distintiva, de regreso a las profundidades de la Tierra.

Pero no todo el manto está tan bien mezclado como indicaría este proceso. Todavía existen algunos parches más antiguos, como bolsas de polvo en un tazón de masa para pastel mal mezclado. El análisis de las composiciones químicas de las rocas volcánicas de la isla Reunión indica que su material de origen es diferente de otros, partes mejor mezcladas del manto moderno.

Usando nuevos datos de isótopos, el equipo de investigación reveló que las lavas de Reunión se originan en regiones del manto que estaban aisladas de las más amplias, manto bien mezclado. Estos focos aislados se formaron dentro del primer diez por ciento de la historia de la Tierra.

Los isótopos son elementos que tienen el mismo número de protones, pero un número diferente de neutrones. Algunas veces, el número de neutrones presentes en el núcleo hace que un isótopo sea inestable; para ganar estabilidad, el isótopo liberará partículas energéticas en el proceso de desintegración radiactiva. Este proceso altera su número de protones y neutrones y lo transforma en un elemento diferente. Este nuevo estudio aprovecha este proceso para proporcionar una huella digital de la edad y la historia de distintos bolsillos del manto.

Samario-146 es uno de esos inestables, o radiactivo, isótopo con una vida media de sólo 103 millones de años. Se descompone en el isótopo neodimio-142. Aunque el samario-146 estaba presente cuando se formó la Tierra, se extinguió muy temprano en la infancia de la Tierra, lo que significa que el neodimio-142 proporciona un buen registro de la historia más antigua de la Tierra, pero no hay registro de la Tierra desde el período posterior a todo el samario-146 transformado en neodimio-142. Las diferencias en la abundancia de neodimio-142 en comparación con otros isótopos de neodimio solo podrían haber sido generadas por cambios en la composición química del manto que ocurrieron en los primeros 500 millones de años de los 4.500 millones de años de historia de la Tierra.

La relación de neodimio-142 a neodimio-144 en rocas volcánicas de Reunión, junto con los resultados de estudios de modelado y mimetismo basados ​​en laboratorio, indican que a pesar de miles de millones de años de mezcla de mantos, El magma de la pluma de Reunión probablemente se origina en un bolsillo preservado del manto que experimentó un cambio de composición causado por el derretimiento a gran escala del manto más antiguo de la Tierra.

Los hallazgos del equipo también podrían ayudar a explicar el origen de regiones densas justo en el límite del núcleo y el manto llamadas grandes provincias de baja velocidad de corte (LLSVP) y zonas de ultra baja velocidad (ULVZ). reflejando la velocidad inusualmente lenta de las ondas sísmicas a medida que viajan a través de estas regiones del manto profundo. Estas regiones pueden ser reliquias de los primeros eventos de fusión.

"The mantle differentiation event preserved in these hotspot plumes can both teach us about early Earth geochemical processes and explain the mysterious seismic signatures created by these dense deep-mantle zones, " said lead author Peters.