Cuando una columna de roca caliente se eleva a través del manto de la Tierra para perforar la corteza suprayacente, puede crear no solo una isla volcánica oceánica, pero también un oleaje en el fondo del océano de cientos a miles de kilómetros de largo. Con el tiempo, la isla es arrastrada por la placa tectónica subyacente, y el penacho emerge otra isla en su lugar. Durante millones de años este punto de acceso geológico puede producir una cadena de islas que se arrastran, en el que la vida puede florecer temporalmente antes de que las islas se hundan, uno a uno, de vuelta al mar.

La Tierra está llena de docenas de puntos calientes, incluidos los que produjeron las cadenas de islas de Hawai y Galápagos. Si bien el proceso por el cual se forman las islas volcánicas es similar de una cadena a otra, el tiempo que cualquier isla pasa sobre el nivel del mar puede variar ampliamente, desde unos pocos millones de años en el caso de Galápagos hasta más de 20 millones en las Islas Canarias. La edad de una isla puede determinar la vida y los paisajes que allí se desarrollan. Y, sin embargo, se desconocen en gran medida los mecanismos que determinan la vida útil de una isla.

Ahora los científicos del MIT tienen una idea sobre los procesos que determinan la edad de una isla volcánica. En un artículo publicado hoy en Avances de la ciencia , informan de un análisis de 14 cadenas de islas volcánicas importantes en todo el mundo. Descubrieron que la edad de una isla está relacionada con dos factores geológicos principales:la velocidad de la placa subyacente y el tamaño del oleaje generado por la pluma del punto caliente.

Por ejemplo, si una isla se encuentra en una placa que se mueve rápidamente, es probable que tenga una vida útil corta, a no ser que, como es el caso de Hawaii, también fue creado por un penacho muy grande. La columna que dio origen a las islas hawaianas se encuentra entre las más grandes de la Tierra, y mientras que la placa del Pacífico en la que se asienta Hawái es relativamente rápida en comparación con otras placas oceánicas, se necesita un tiempo considerable para que la placa se deslice sobre el oleaje expansivo de la columna.

Los investigadores encontraron que esta interacción entre la velocidad tectónica y el tamaño de la pluma explica por qué las islas hawaianas persisten sobre el nivel del mar durante millones de años más que las islas Galápagos más antiguas. que también se asientan en placas que viajan a una velocidad similar pero sobre una pluma mucho más pequeña. En comparación, Las Islas Canarias, entre las cadenas de islas más antiguas del mundo, sentarse en la placa atlántica de movimiento lento y sobre una columna relativamente grande.

"Estas cadenas de islas son dinámicas, laboratorios insulares en los que los biólogos se han centrado durante mucho tiempo, "dice la ex estudiante de posgrado del MIT, Kimberly Huppert, el autor principal del estudio. "Pero además de los estudios sobre cadenas individuales, no hay mucho trabajo que los relacione con los procesos de la Tierra sólida, kilómetros por debajo de la superficie ".

"Puedes imaginar a todos estos organismos viviendo en una especie de cinta de correr hecha de islas, como peldaños, y están evolucionando, divergentes migrando a nuevas islas, y las islas viejas se están ahogando, "agrega Taylor Perron, jefe asociado del Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias. "Lo que ha demostrado Kim es, hay un mecanismo geofísico que controla qué tan rápido se mueve esta cinta de correr y cuánto tiempo van las cadenas de islas antes de caer al final ".

Huppert y Perron fueron coautores del estudio con Leigh Royden, profesor de tierra, ciencias atmosféricas y planetarias en el MIT.

Hundiendo un soplete

El nuevo estudio es parte del trabajo de tesis del MIT de Huppert, en el que se centró principalmente en la evolución de los paisajes en cadenas de islas volcánicas, las islas hawaianas en particular. Al estudiar los procesos que contribuyen a la erosión de las islas, desenterró una controversia en la literatura con respecto a los procesos que hacen que el lecho marino se hinche alrededor de las islas hotspot.

"La idea era, si calienta parte del fondo del plato, puede hacer que suba muy rápido con solo elevación térmica, básicamente como un soplete debajo del plato, "Royden dice.

Si esta idea es correcta, luego por la misma razón, El enfriamiento de la placa calentada debería hacer que el lecho marino se hunda y que las islas vuelvan a hundirse en el océano. Pero al estudiar las edades de las islas ahogadas en cadenas de puntos calientes en todo el mundo, Huppert descubrió que las islas se ahogan a un ritmo más rápido de lo que podría explicar cualquier mecanismo de enfriamiento natural.

"Así que la mayor parte de esta elevación y hundimiento no pudo deberse a la calefacción y la refrigeración, "Royden dice." Tenía que ser otra cosa ".

La observación de Huppert inspiró al grupo a comparar las principales cadenas de islas volcánicas con la esperanza de identificar los mecanismos de elevación y hundimiento de las islas, que probablemente sean los mismos procesos que establecen la vida útil de una isla. o tiempo sobre el nivel del mar.

Evolución, en una caminadora

En su análisis, los investigadores observaron 14 cadenas de islas volcánicas en todo el mundo, incluido el hawaiano, Galápagos, e islas Canarias. Para cada cadena de islas, observaron la dirección en la que se movía la placa tectónica subyacente y midieron la velocidad promedio de la placa en relación con el punto caliente. Luego midieron, en la dirección de cada cadena de islas, la distancia entre el principio y el final del oleaje, o levantamiento en la corteza, creado por la pluma subyacente. Para cada cadena de islas, dividieron la distancia del oleaje por la velocidad de la placa para llegar a un número que representa el tiempo promedio que una isla volcánica debería pasar sobre el oleaje de la columna, lo que debería determinar cuánto tiempo permanece una isla sobre el nivel del mar antes de hundirse en el océano.

Cuando los investigadores compararon sus cálculos con las edades reales de cada isla en cada una de las 14 cadenas, incluidas las islas que se habían hundido desde hacía mucho tiempo por debajo del nivel del mar, encontraron una fuerte correlación entre el tiempo pasado sobre el oleaje y la cantidad típica de tiempo que las islas permanecen sobre el nivel del mar. La vida útil de una isla volcánica, concluyeron, depende de una combinación de la velocidad de la placa subyacente y el tamaño de la pluma, o hinchazón que crea.

Huppert dice que los procesos que establecen la edad de una isla pueden ayudar a los científicos a comprender mejor la biodiversidad y cómo la vida se ve diferente de una cadena de islas a otra.

"Si una isla pasa mucho tiempo sobre el nivel del mar, que proporciona un tiempo prolongado para que se desarrolle la especiación, "Dice Huppert." Pero si tienes una cadena de islas donde tienes islas que se ahogan a un ritmo más rápido, entonces afectará la capacidad de la fauna para irradiar a las islas vecinas, y cómo están pobladas estas islas ".

Los investigadores postulan que, en algún sentido, tenemos que agradecer la interacción de la velocidad tectónica y el tamaño de la pluma por nuestra comprensión moderna de la evolución.

"Estás viendo un proceso en la Tierra sólida que está contribuyendo al hecho de que Galápagos es una cinta de correr que se mueve muy rápido, con islas que se alejan muy rápido, sin mucho tiempo para erosionar, y este fue el sistema que llevó a las personas a descubrir la evolución, "Royden señala." Entonces, en cierto sentido, este proceso realmente preparó el escenario para que los humanos descubrieran de qué se trataba la evolución, haciéndolo en este microcosmos. Si no hubiera habido este proceso, y las Galápagos no habían estado en ese corto tiempo de residencia, quién sabe cuánto tiempo habría tardado la gente en darse cuenta ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.