Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, ha encontrado una rara evidencia, conservada en la química de antiguas rocas de Groenlandia, que habla de una época en la que la Tierra estaba casi totalmente fundida.
El estudio, publicado en la revista ‘Science Advances’, aporta información sobre un importante periodo de la formación de nuestro planeta, cuando un profundo mar de magma incandescente se extendía por la superficie de la Tierra y se adentraba cientos de kilómetros en su interior.
Es el enfriamiento gradual y la cristalización 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 fundir el interior de nuestro planeta. Pero no sabemos mucho sobre esta lejana y ardiente fase de la historia de la Tierra porque los procesos tectónicos han reciclado casi todas las rocas de más de 4.000 millones de años.
Ahora, los investigadores han encontrado los restos químicos del océano de magma en rocas de 3.600 millones de años del 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 una época en la 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 de obtener datos geológicos sobre los acontecimientos de los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra. Es asombroso que podamos tener estas rocas en nuestras manos, y más aún obtener tantos detalles sobre la historia temprana de nuestro planeta», destaca la autora principal, la doctora 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 componen el cinturón supracrustal de Isua, en Groenlandia, se parecen a cualquier basalto moderno que se pueda encontrar 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 las primeras pruebas de vida microbiana y de tectónica de placas.
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 los datos publicados anteriormente lo que nos indicó que las rocas de Isua podrían contener restos de material antiguo. Los isótopos de hafnio y neodimio fueron realmente tentadores, porque esos sistemas isotópicos son muy difíciles de modificar, así que tuvimos que examinar su química con más detalle», añade la coautora, la doctora Hanika Rizo, de la Universidad de Carleton.
La sistemática isotópica 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 consecuencia 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 zonas aisladas en las profundidades del límite del núcleo del manto (antiguos cementerios de cristales) pueden haber permanecido inalteradas 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 digital 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 cristales primitivos», añade 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 antiguos cristales y magma habría migrado primero al manto superior, donde se agitó para crear un ‘pastel de mármol’ de rocas de diferentes profundidades. La posterior fusión de ese híbrido de rocas es lo que produjo el magma que alimentó 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 guardan similitudes con las rocas que entran en erupción en volcanes de gran actividad 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 doctor Oliver Shorttle, que trabaja conjuntamente en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Instituto de Astronomía de Cambridge.
Los hallazgos del equipo surgieron 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 una parte del interior de nuestro planeta estaba haciendo hace miles de millones de años, pero para completar la imagen aún más debemos seguir buscando más pistas químicas en rocas antiguas», apunta el coautor, el doctor 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 se altera con el transcurso del tiempo. Pero el hecho de que encontremos 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.
