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Restos del primer océano magmático de la Tierra identificados en las rocas de Groenlandia

Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Cambridge en el Reino Unido ha encontrado una rara evidencia, preservada en la química de las antiguas rocas de Groenlandia, que habla de una época en la que la Tierra estaba casi completamente fundida.

El estudio, publicado en la revista ‘Science Advances’, aporta información sobre un período importante en la formación de nuestro planeta, cuando un mar profundo de magma incandescente se extendió por la superficie de la Tierra y penetró cientos de kilómetros en su interior.

Es el enfriamiento y cristalización gradual de este «océano de magma» lo que establece la química del interior de la Tierra, una etapa definitoria en el ensamblaje de la estructura de nuestro planeta y la formación de nuestra atmósfera primitiva.

Los científicos saben que los impactos catastróficos durante la formación de la Tierra y la Luna habrían generado suficiente energía para derretir el interior de nuestro planeta. Pero no sabemos mucho sobre esta fase distante y ardiente en la historia de la Tierra porque los procesos tectónicos han reciclado casi todas las rocas de más de 4 mil millones de años.

Ahora, los investigadores han encontrado los restos químicos del océano de magma en rocas de 3.600 millones de años en el suroeste de Groenlandia.

Los hallazgos apoyan la teoría de larga data de que la Tierra alguna vez estuvo casi completamente fundida y brindan una ventana a un momento en que el planeta comenzó a solidificarse y desarrollar la química que ahora gobierna su estructura interna. La investigación sugiere que otras rocas en la superficie de la Tierra también pueden preservar evidencia de océanos de magma antiguos.

“Hay pocas oportunidades para obtener datos geológicos sobre eventos en los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra. Es sorprendente que podamos tener estas rocas en nuestras manos, y más aún obtener tantos detalles sobre la historia temprana de nuestro planeta ”, dice la autora principal, la Dra. Helen Williams, del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge.

El estudio combina el análisis químico forense con el modelado termodinámico en busca de los orígenes primitivos de las rocas de Groenlandia y cómo llegaron a la superficie.

A primera vista, las rocas que forman el cinturón supracrustal de Isua en Groenlandia se asemejan a cualquier basalto moderno encontrado en el fondo del mar. Pero este afloramiento, descrito por primera vez en la década de 1960, es la exposición de rocas más antigua de la Tierra. Se sabe que contiene la primera evidencia de tectónica de placas y vida microbiana.

La nueva investigación muestra que las rocas de Isua también conservan pruebas raras que incluso son anteriores a la tectónica de placas: los residuos de algunos de los cristales que quedaron cuando ese océano de magma se enfrió.

“Fue una combinación de algunos análisis químicos nuevos que hicimos y datos publicados anteriormente que nos dijeron que las rocas en Isua podrían contener restos de material antiguo. Los isótopos de hafnio y neodimio eran realmente tentadores, porque esos sistemas isotópicos son muy difíciles de modificar, por lo que tuvimos que examinar su química con más detalle ”, agrega la coautora Dra. Hanika Rizo de la Universidad de Carleton.

La sistemática de isótopos de hierro confirmó a Williams y al equipo que las rocas Isua se derivaron de partes del interior de la Tierra que se formaron como resultado de la cristalización del océano de magma.

La mayor parte de esta roca primitiva se ha mezclado por convección en el manto, pero los científicos creen que algunas áreas aisladas en las profundidades del límite del núcleo del manto (antiguos cementerios de cristales) pueden haber permanecido sin cambios durante miles de millones de años.

Son las reliquias de estos cementerios de cristal que Williams y sus colegas observaron en la química de las rocas de Isua. «Esas muestras con la huella de hierro también tienen una anomalía de tungsteno, una firma de la formación de la Tierra, lo que nos hace pensar que su origen se remonta a estos primeros cristales», agrega Williams.

Pero, ¿cómo llegaron a la superficie estas señales del manto profundo? Su composición isotópica muestra que no solo se derivaron de la fusión en el límite entre el núcleo y el manto. Su viaje fue más tortuoso, involucrando varias etapas de cristalización y refundición, una especie de proceso de destilación.

La mezcla de cristales antiguos y magma habría migrado primero al manto superior, donde se agitó para crear una ‘torta de mármol’ de rocas de diferentes profundidades. La posterior fusión de ese híbrido de roca es lo que produjo el magma que alimentaba esta parte de Groenlandia.

Los hallazgos sugieren que los volcanes de puntos calientes modernos, que se cree que se formaron relativamente recientemente, en realidad pueden estar influenciados por procesos antiguos.

“Las señales geoquímicas que observamos en las rocas de Groenlandia tienen similitudes con las rocas que hacen erupción en volcanes altamente activos como el de Hawai; lo que nos interesa es saber si también pueden estar explorando las profundidades y accediendo a regiones del interior que normalmente están fuera de nuestro alcance ”, explica el Dr. Oliver Shorttle, que trabaja conjuntamente en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Instituto de Astronomía de Cambridge. .

Los hallazgos del equipo provienen de un proyecto financiado por Deep Volatiles, un programa de investigación de 5 años financiado por NERC. Ahora planean continuar su búsqueda para comprender el océano de magma ampliando su búsqueda de pistas en rocas antiguas y modelando experimentalmente el fraccionamiento isotópico en el manto inferior.

«Hemos podido desentrañar lo que estaba haciendo una parte del interior de nuestro planeta hace miles de millones de años, pero para completar la imagen aún más debemos continuar buscando más pistas químicas en rocas antiguas», dice el coautor, el Dr. Simon. Matthews de la Universidad de Islandia.

Los científicos a menudo se han mostrado reacios a buscar evidencia química de estos eventos antiguos. “La evidencia a menudo cambia con el tiempo. Pero el hecho de que encontramos lo que hicimos sugiere que la química de otras rocas antiguas puede proporcionar más información sobre la formación y evolución de la Tierra, y eso es inmensamente emocionante ”, concluye Williams.

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