La actividad de la Tierra sólida, por ejemplo, volcanes en Java, terremotos en Japón, etc., se entiende bien en el contexto de la teoría de la tectónica de placas de 50 años de antigüedad. Esta teoría postula que la capa exterior de la Tierra (la "litosfera" de la Tierra) se subdivide en placas que se mueven entre sí, concentrando la mayor parte de la actividad a lo largo de los límites entre placas. Puede resultar sorprendente luego, que la comunidad científica no tiene un concepto firme sobre cómo se inició la tectónica de placas. Este mes, El Dr. Alexander Webb, de la División de Ciencias Planetarias y de la Tierra y del Laboratorio de Investigación Espacial de la Universidad de Hong Kong, ha presentado una nueva respuesta. en colaboración con un equipo internacional en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza . Webb actúa como autor correspondiente del nuevo trabajo.

El Dr. Webb y su equipo propusieron que el caparazón de la Tierra primitiva se calentó, lo que provocó una expansión que generó grietas. Estas grietas crecieron y se fusionaron en una red global, subdividiendo el caparazón de la Tierra primitiva en placas. Ilustraron esta idea a través de una serie de simulaciones numéricas, utilizando un código de mecánica de fracturas desarrollado por el primer autor del artículo, Profesor Chunan Tang de la Universidad Tecnológica de Dalian. Cada simulación rastrea la tensión y la deformación experimentadas por una carcasa que se expande térmicamente. Las conchas generalmente pueden soportar aproximadamente 1 km de expansión térmica (el radio de la Tierra es ~ 6371 km), pero la expansión adicional conduce al inicio de la fractura y al rápido establecimiento de la red global de fracturas (Figura 1).

Aunque este nuevo modelo es bastante simple:la primera capa de la Tierra se calentó, expandido, y resquebrajado:superficialmente, este modelo se asemeja a ideas desacreditadas durante mucho tiempo y contrasta con los preceptos físicos básicos de las ciencias de la Tierra. Antes de la revolución de las placas tectónicas de la década de 1960, Las actividades de la Tierra y la distribución de océanos y continentes se explicaron mediante una variedad de hipótesis, incluida la llamada hipótesis de la Tierra en expansión. Luminarias como Charles Darwin postularon que los grandes terremotos, construcción de montañas, y se pensaba que la distribución de las masas de tierra era el resultado de la expansión de la Tierra. Sin embargo, debido a que la principal fuente de calor interna de la Tierra es la radiactividad, y la continua desintegración de los elementos radiactivos significa que hay menos calor disponible a medida que avanza el tiempo, La expansión térmica podría considerarse mucho menos probable que su opuesto:la contracción térmica. Por qué, luego, ¿Creen el Dr. Webb y sus colegas que la litosfera de la Tierra primitiva experimentó una expansión térmica?

"La respuesta radica en la consideración de los principales mecanismos de pérdida de calor que podrían haber ocurrido durante los primeros períodos de la Tierra, "dijo el Dr. Webb." Si la advección volcánica, llevar material caliente de la profundidad a la superficie, fue el modo principal de pérdida de calor temprana, eso lo cambia todo ". El dominio del vulcanismo tendría un efecto inesperadamente escalofriante en la capa exterior de la Tierra, como se documenta en el trabajo anterior del Dr. Webb y el coautor Dr. William Moore (publicado en Naturaleza en 2013).

Esto se debe a que el nuevo material volcánico caliente tomado de las profundidades de la Tierra se habría depositado como material frío en la superficie; el calor se habría perdido en el espacio. La evacuación en profundidad y la acumulación en la superficie eventualmente habría requerido que el material de la superficie se hundiera, llevar material frío hacia abajo. Este continuo movimiento descendente del material de la superficie fría habría tenido un efecto de enfriamiento en la litosfera primitiva. Debido a que la Tierra se estaba enfriando en general, la producción de calor y el vulcanismo correspondiente se habrían ralentizado. En consecuencia, el movimiento descendente de la litosfera se habría ralentizado con el tiempo, y así, incluso cuando el planeta en general se enfrió, la litosfera helada se habría calentado cada vez más a través de la conducción del material profundo y caliente que se encuentra debajo. Este calentamiento habría sido la fuente de la expansión térmica invocada en el nuevo modelo. El nuevo modelo ilustra que si la litosfera sólida de la Tierra está suficientemente expandida térmicamente, se fracturaría y el rápido crecimiento de una red de fracturas dividiría la litosfera de la Tierra en placas.

El Dr. Webb y sus colegas continúan explorando el desarrollo temprano de nuestro planeta, y de los otros planetas y lunas del sistema solar, vía campo integrado, analítico, y estudios teóricos. Sus exploraciones de campo los llevan a sitios remotos en Australia, Groenlandia, y Sudáfrica; su investigación analítica investiga la química de las rocas antiguas y sus componentes minerales; y sus estudios teóricos simulan varios procesos geodinámicos propuestos. Juntos, Estos estudios socavan uno de los mayores misterios restantes de la ciencia planetaria:¿Cómo y por qué la Tierra pasó de una bola fundida a la tectónica de placas?