La capa exterior de la Tierra está compuesta por placas gigantes que se muelen juntas, deslizándose o sumergiéndose uno debajo del otro, dando lugar a terremotos y volcanes. Estas placas también se separan en las crestas de las montañas submarinas, donde la roca fundida se extiende desde los centros de las cuencas oceánicas.

Pero éste no siempre fue el caso. Al principio de la historia de la Tierra, el planeta estaba cubierto por una sola capa salpicada de volcanes, muy parecida a la superficie de Venus actual. A medida que la Tierra se enfrió, esta cáscara comenzó a doblarse y agrietarse, eventualmente creando el sistema de tectónica de placas de la Tierra.

Según una nueva investigación, la transición a la tectónica de placas comenzó con la ayuda de sedimentos lubricantes, raspado por los glaciares de las laderas de los primeros continentes de la Tierra. A medida que estos sedimentos se acumulan a lo largo de las costas jóvenes del mundo, ayudaron a acelerar el movimiento de las fallas de subducción recién formadas, donde una placa oceánica más delgada se sumerge debajo de una placa continental más gruesa.

El nuevo estudio, publicado el 6 de junio de 2019 en la revista Naturaleza , es el primero en sugerir un papel para los sedimentos en el surgimiento y evolución de la tectónica de placas global. Michael Brown, profesor de geología en la Universidad de Maryland, fue coautor del artículo de investigación con Stephan Sobolev, profesor de geodinámica en el Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ en Potsdam.

Los hallazgos sugieren que la lubricación de sedimentos controla la velocidad a la que la corteza terrestre se muele y se agita. Sobolev y Brown encontraron que dos períodos importantes de glaciación mundial, lo que resultó en depósitos masivos de sedimentos depurados por glaciares, cada uno probablemente causó un impulso posterior en la tasa global de tectónica de placas.

El episodio más reciente de este tipo siguió a la "Tierra bola de nieve" que terminó hace unos 635 millones de años, resultando en el moderno sistema tectónico de placas de la Tierra.

"La Tierra no siempre ha tenido placas tectónicas y no siempre ha progresado al mismo ritmo, "Dijo Brown." Ha pasado por al menos dos períodos de aceleración. Existe evidencia que sugiere que la tectónica también se desaceleró a un ritmo relativamente lento durante casi mil millones de años. En cada caso, encontramos una conexión con la abundancia relativa, o escasez, de sedimentos glaciares ".

Así como una máquina necesita grasa para mantener sus piezas en movimiento libremente, la tectónica de placas funciona de manera más eficiente con lubricación. Si bien puede ser difícil confundir la consistencia arenosa de la arcilla, limo, arena y grava con una grasa resbaladiza, el efecto es en gran medida el mismo a escala continental, en las fosas oceánicas donde se encuentran las placas tectónicas.

"La misma dinámica existe cuando se perfora la corteza terrestre. Hay que usar barro, una arcilla muy fina mezclada con agua o aceite, porque el agua o el aceite por sí solos no funcionarán tan bien. "Dijo Brown." Las partículas de lodo ayudan a reducir la fricción en la broca. Nuestros resultados sugieren que las placas tectónicas también necesitan este tipo de lubricación para mantenerse en movimiento ".

Investigaciones anteriores en la costa occidental de América del Sur fueron las primeras en identificar una relación entre la lubricación de sedimentos y la fricción a lo largo de una falla de subducción. Frente a la costa del norte de Chile, una relativa falta de sedimento en la zanja de falla crea una alta fricción a medida que la placa oceánica de Nazca se sumerge debajo de la placa continental de América del Sur. Esta fricción ayudó a empujar los picos más altos de la Cordillera de los Andes centrales hacia el cielo mientras la placa continental se aplastaba y deformaba.

A diferencia de, más al sur hay una mayor carga de sedimentos en la zanja, resultando en menos fricción. Esto provocó una menor deformación de la placa continental y, como consecuencia, creó picos montañosos más pequeños. Pero estos hallazgos se limitaron a un área geográfica.

Para su estudio, Sobolev y Brown utilizaron un modelo geodinámico de tectónica de placas para simular el efecto de la lubricación de los sedimentos en la tasa de subducción. Para verificar su hipótesis, comprobaron las correlaciones entre los períodos conocidos de glaciación generalizada y los datos publicados anteriormente que indican la presencia de sedimentos continentales en los océanos y fosas. Para este paso, Sobolev y Brown se basaron en dos líneas principales de evidencia:la firma química de la influencia de los sedimentos continentales en la química de los océanos y los indicadores de contaminación de sedimentos en volcanes relacionados con la subducción. muy parecidos a los que forman el actual "anillo de fuego" alrededor del Océano Pacífico.

Según el análisis de Sobolev y Brown, La tectónica de placas probablemente surgió en la Tierra hace entre 3 y 2500 millones de años, alrededor de la época en que comenzaron a formarse los primeros continentes de la Tierra. Este período de tiempo también coincide con la primera glaciación continental del planeta.

Un gran impulso en la tectónica de placas ocurrió entre 2.200 y 1.800 millones de años, después de otra edad de hielo global que arrastró cantidades masivas de sedimentos hacia las trincheras de fallas en los bordes de los continentes.

Los próximos mil millones de años de 1,75 mil millones a 750 millones de años, vio una reducción global en la tasa de tectónica de placas. Esta etapa de la historia de la Tierra fue tan tranquila, comparativamente hablando, que se ganó el apodo de "los mil millones aburridos" entre los geólogos.

Más tarde, después de la glaciación global de la "Tierra bola de nieve" que terminó hace aproximadamente 635 millones de años, El evento de erosión superficial más grande en la historia de la Tierra puede haber eliminado más de una milla vertical de espesor de la superficie de los continentes. Según Sobolev y Brown, cuando estos sedimentos llegaron a los océanos, pusieron en marcha la fase moderna de la tectónica de placas activa.

El trabajo de investigación, "Los eventos de erosión de la superficie controlaron la evolución de la tectónica de placas en la Tierra, "Stephan Sobolev y Michael Brown, fue publicado en la revista Naturaleza el 6 de junio 2019.