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La Tierra ha pasado por muchos cambios en sus 4.500 millones de años de historia, incluyendo un cambio para comenzar a incorporar y retener compuestos volátiles de la atmósfera en el manto antes de arrojarlos nuevamente a través de erupciones volcánicas.
Este transporte no podría haber comenzado mucho antes de hace 2.500 millones de años, según una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis, publicado en el número del 9 de agosto de la revista Naturaleza .
"La vida en la Tierra se preocupa por los cambios en el presupuesto volátil de la superficie, "dijo Rita Parai, profesor asistente de geoquímica en Ciencias de la Tierra y Planetarias en Artes y Ciencias y primer autor del estudio. "Y hay una interacción entre lo que estaba haciendo la Tierra profunda y cómo el entorno de la superficie cambió en escalas de tiempo de miles de millones de años".
Volátiles, como agua, dióxido de carbono y los gases nobles:salen del manto a través del vulcanismo y pueden inyectarse en el interior de la Tierra desde la atmósfera, un par de procesos llamados desgasificación y regasado del manto. El intercambio controla la habitabilidad del planeta, ya que determina la disponibilidad superficial de compuestos que son críticos para la vida, como el carbono, nitrógeno y agua.
El nuevo modelo presentado por Parai y su colaborador Sujoy Mukhopadhyay, de la Universidad de California, Davis, también establece un rango de fechas durante las cuales la Tierra pasó de un régimen de desgasificación neto; nuevamente, piense en esos volcanes fangosos, en uno que inclinó la balanza hacia el regasado neto potencialmente habilitado por la subducción, la acción de la cinta transportadora de las placas tectónicas.
Las propiedades mecánicas cambian a medida que se agrega o se quita agua del manto, por lo que el inicio del regasado tuvo un efecto importante en el batido interno del manto, conocido como convección, que controla los movimientos de las placas en la superficie, Dijo Parai.
Parai utiliza gases nobles para abordar preguntas sobre cómo se forman y evolucionan los cuerpos planetarios con el tiempo. En esta nueva investigación, modeló el destino y el transporte de compuestos volátiles al manto de la Tierra utilizando isótopos de xenón como trazadores.
"El xenón es un excelente trazador de volátiles, porque todos los minerales que llevan agua también llevan xenón, "Dijo Parai." Entonces, si el regasado de xenón fue insignificante, el regasado de agua también debe haber sido insignificante durante el Arcaico (hace 4.000 a 2.500 millones de años) ".
El regasado sustancial comenzó en algún momento entre unos pocos cientos de millones y hace 2.500 millones de años, los investigadores encontraron. Este período intrigante de la historia de la Tierra también incluye el período en el que el oxígeno respirable comenzó a acumularse en la atmósfera de la Tierra, lo que los científicos llaman el Gran Evento de Oxidación.
"Sería realmente interesante si ese rango pudiera reducirse, y el tiempo alrededor del Gran Evento de Oxidación resultó ser favorecido, "Dijo Parai." Eso podría decirnos que hubo algún cambio fundamental en la forma en que operaba el sistema sólido Tierra-atmósfera.
"Pero no puedo elegir favoritos dentro de nuestro rango, ", dijo." Todo lo que podemos decir es que algo cambió después de hace 2.500 millones de años ".
Si la tectónica de placas y la subducción comenzaron antes de hace 2.500 millones de años, entonces quizás para entonces el interior de la Tierra se había enfriado lo suficiente como para que los volátiles permanecieran en las placas subductoras, en lugar de liberarse y filtrarse de regreso a la superficie a través del magmatismo, Sugiere Parai.
"La mayoría de la gente rara vez tiene la oportunidad de pensar en los volátiles atrapados en el interior de la Tierra, "Dijo Parai." Están presentes en concentraciones bajas, pero el manto es enorme en términos de masa. Entonces, para el presupuesto volátil total de la Tierra, el manto es un reservorio importante ".
Ella planea enfocar su investigación futura en empujar los límites de precisión en las mediciones isotópicas de xenón en una variedad de muestras geológicas.
"Cuantas más limitaciones de observación tengamos, el mejor, " ella dijo.