Un nuevo estudio de científicos de la Institución Scripps de Oceanografía en UC San Diego y la Universidad de Chicago arroja luz sobre un debate muy disputado en las ciencias de la Tierra:¿cuándo comenzó la subducción de placas?

Según los hallazgos publicados el 9 de diciembre en la revista Avances de la ciencia , este proceso podría haber comenzado hace 3.750 millones de años, remodelando la superficie de la Tierra y preparando el escenario para un planeta hospitalario para la vida.

Para geoquímicos como la profesora asistente de Scripps y autora principal del estudio, Sarah Aarons, las pistas de la habitabilidad más temprana de la Tierra se encuentran en los elementos de los que están compuestas las rocas antiguas, específicamente el titanio. Aarons analizó muestras de las rocas más antiguas conocidas de la Tierra del Complejo Acasta Gneiss en la tundra canadiense, un afloramiento de gneis de 4.020 millones de años. Estas rocas datan del eón Hadeano, que comenzó al comienzo de la formación de la Tierra y se definió por las condiciones infernales en un planeta que parecería extraño a nuestros ojos modernos.

La investigación de Aarons se centró en isótopos, que son variaciones de un mismo elemento en función del número de neutrones que tiene. Tomando las muestras de Acasta Gneiss proporcionadas por Jesse Reimink, un profesor asistente en la Universidad de Penn State, trituró pedazos de la roca en un polvo que luego se calentó para formar una cuenta de vidrio, un proceso que permite la disolución del titanio que buscaba analizar. Una vez enfriado, la perla se disolvió en ácido y el titanio se separó químicamente de otros elementos. Luego, Aarons pudo determinar las variaciones de los isótopos de titanio presentes en la muestra utilizando un espectrómetro de masas en el laboratorio Origins dirigido por su colaborador Nicolas Dauphas en la Universidad de Chicago.

Aarons comparó estas muestras con las más nuevas, rocas modernas formadas en zonas de subducción. En muestras de 3,75 mil millones de años, notó similitudes en estructura y composición con las modernas, sugiriendo que la subducción de placas comenzó alrededor de esa época.

"Se ha realizado mucho trabajo previo en estas rocas para fecharlas cuidadosamente, y proporcionar el contexto geoquímico y petrológico, ", dijo Aarons." Tuvimos mucha suerte de tener la oportunidad de medir las composiciones de isótopos de titanio, un floreciente sistema de isótopos en estas muestras ".

Estudiar la historia y el inicio de las antiguas zonas de subducción es notoriamente difícil. Las rocas se destruyen constantemente a medida que la corteza se introduce en el manto, dejando atrás algunas muestras que se remontan a la historia más temprana de la Tierra. Los científicos han debatido durante mucho tiempo cuándo comenzaron la tectónica de placas y la subducción, con estimaciones que van desde hace 0,85 a 4,2 mil millones de años, más de dos tercios de la historia del planeta. Descubrir cuándo comenzó la subducción de placas significa señalar cuándo la Tierra pasó de un planeta dominado por masas terrestres transitorias que atraviesan la superficie de los océanos a uno compuesto por continentes de larga vida donde los ciclos biogeoquímicos a largo plazo están controlados por la desgasificación volcánica y el reciclaje en el interior de la Tierra.

La subducción de la placa ocurre cuando la corteza oceánica y la corteza continental chocan. Debido a que la corteza continental es más gruesa y menos densa, la corteza oceánica se empuja hacia abajo en el manto de la Tierra, a una tasa promedio de unos pocos centímetros cada año. Este contacto con el manto crea áreas lo suficientemente calientes como para que el magma escape a la superficie, creando volcanes como el Monte St. Helens y otros que se encuentran a lo largo de la Cuenca del Pacífico.

La tectónica de placas y las zonas de subducción son responsables de la apariencia de la Tierra, impulsando la creación de placas continentales y las cuencas que se llenarían para convertirse en océanos. También son el control principal de las características químicas de la superficie del planeta, y probablemente sean responsables de la capacidad de la Tierra para sustentar la vida. Estas zonas tectónicas son responsables de la formación de continentes emergidos y proporcionan un control importante sobre el clima al regular las cantidades de dióxido de carbono de efecto invernadero en la atmósfera.

En muestras de rocas de cuatro mil millones de años, Aarons vio similitudes con las rocas modernas que se forman en entornos de penacho, como Hawaii e Islandia, donde una masa de tierra se desplaza sobre un punto caliente. Sin embargo, en rocas de 3.75 mil millones de años, ella notó un cambio en la tendencia a las rocas que se forman en las zonas de subducción modernas, sugiriendo que alrededor de ese momento en la historia de la Tierra estas áreas comenzaron a formarse.

"Si bien la tendencia en los datos de isótopos de titanio no proporciona evidencia de que la tectónica de placas esté sucediendo a nivel mundial, indica la presencia de magmatismo húmedo, que admite subducción en este momento, "dijo Aarons.