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Señales magnéticas en las rocas australianas sugieren que la tectónica de placas comenzó hace más de 3 mil millones de años

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Imagen: Sección transversal artística que muestra la formación de corteza hace aproximadamente 3 a 4 mil millones de años. (Alec Brenner, Harvard University)

Sin la tectónica de placas, nuestro planeta no tendría continentes, montañas y posiblemente incluso la vida misma. Una nueva evidencia sugiere que este proceso geológico comenzó al menos hace 3.200 millones de años, un origen sorprendentemente temprano.

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Los geólogos debaten exactamente cuándo las placas tectónicas de nuestro planeta comenzaron a cambiar. Las estimaciones varían enormemente, desde hace 4 mil millones hasta 1 mil millones de años, con el acuerdo general de que comenzó hace unos 2.8 mil millones de años.

Una nueva investigación publicada ayer en Science Advances sugiere que las placas profundas debajo de la superficie se movían ya hace 3.200 millones de años. Se descubrió que las rocas antiguas de Australia portaban señales magnéticas que podrían correlacionarse con movimientos laterales durante el eón de Archean (hace 4 mil millones a 2,5 mil millones de años).

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Básicamente, esta es una pieza de evidencia geológica para extender el registro de la tectónica de placas en la Tierra más atrás en la historia de la Tierra”, dijo Alec Brenner, coautor del estudio y geólogo del Laboratorio de Paleomagnética de la Universidad de Harvard, en un comunicado de prensa. “Según la evidencia que encontramos, parece que la tectónica de placas es un proceso mucho más probable que haya ocurrido en la Tierra primitiva y que defiende una Tierra que se parece mucho más a la actual de lo que mucha gente piensa”.

La tectónica de placas es una característica crítica de nuestro planeta, que da origen y forma a nuestros continentes y forja formaciones terrestres como cordilleras. Es importante destacar que la tectónica de placas agitaba rocas muy por debajo de la superficie, empujándolas hacia arriba y exponiéndolas a la atmósfera. Esto a su vez condujo a reacciones químicas clave que, en escalas de tiempo dolorosamente largas, contribuyeron a la estabilización de la atmósfera de la Tierra, lo que eventualmente creó las condiciones habitables que conocemos y amamos.

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Imagen: Un mapa geológico del Pilbara Craton en Australia Occidental, que muestra rocas entre 2.5 y 3.5 mil millones de años. Las áreas en verde muestran roca basáltica fechada hace 3.200 millones de años. Para la escala, toda la imagen tiene más de 420 kilómetros de ancho. (Alec Brenner, Harvard University. Map data from the Geological Survey of Western Australia.)

Para el nuevo estudio, Brenner y sus colegas visitaron Australia occidental, donde tomaron muestras de rocas de Pilbara Craton, una extensión de corteza antigua y estable que mide más de 420 kilómetros de largo. Algunas rocas en Pilbara Craton tienen 3.500 millones de años, lo que representa algunas de las costras más antiguas de la Tierra.

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El equipo tomó 235 muestras principales en 2017 de un segmento conocido como Honeyeater Basalt. Lo notable de estas rocas volcánicas es que están orientadas magnéticamente, lo que significa que han conservado un registro del campo magnético de la Tierra tal como existía cuando las rocas se enfriaron y solidificaron durante el Arqueo.

En el laboratorio, estas firmas magnéticas, junto con las edades conocidas del basalto, se usaron para inferir el movimiento de las rocas a lo largo de millones de años. Los investigadores pudieron demostrar que las rocas estaban en movimiento entre 3.35 billones y 3.18 billones de años atrás y que se movían en una dirección horizontal a un ritmo de alrededor de 2.5 centímetros cada año, una “velocidad comparable con las de placas modernas”, como escribieron los autores en su artículo.

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Las técnicas anteriores para detectar el inicio de la tectónica de placas utilizaron métodos como medir las posiciones de las rocas a lo largo del tiempo e identificar señales químicas en rocas consistentes con el movimiento. El nuevo documento aplica un enfoque paleomagnético, estableciendo una fecha temprana para la tectónica de placas en la Tierra, alrededor de 1.300 millones de años después de la formación de nuestro planeta. Además, el nuevo documento refuerza la afirmación de que las alteraciones de la corteza terrestre temprana se debieron a estos movimientos lentos y constantes.

Stephan Sobolev, profesor de geodinámica en la Universidad de Potsdam, dijo que las nuevas mediciones “parecen convincentes”. Le dijo a Gizmodo que está agradecido por los nuevos datos sobre la Tierra Arqueana, particularmente los datos relacionados con la historia paleomagnética temprana de nuestro planeta, diciendo, “a este respecto, es un gran trabajo”. Pero no cree que los investigadores hayan confirmado la presencia de tectónica de placas moderna tal como la observamos hoy.

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Este es el primer indicio de un gran desplazamiento ... de la corteza terrestre en la Tierra hace más de 3.200 millones de años”, escribió Sobolev, que no participó en la nueva investigación, en un correo electrónico a Gizmodo. “Tal desplazamiento es una indicación de un tipo de tectónica de placas (pero no necesariamente el tipo global moderno de tectónica de placas) y una subducción a gran escala”, cuando las placas se mueven hacia los lados y hacia abajo.

Es posible, dijo Sobolev, que los autores detectaron un “tipo regional” especial de tectónica de placas, que pudo haber existido en diferentes lugares de la Tierra en ese momento y que fue potencialmente causada por plumas de manto o impactos meteóricos, según un reciente artículo de Nature, con Sobolev como coautor.

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Pero cualquier tipo de tectónica de placas requiere una subducción a gran escala, por lo que para mí este trabajo proporciona nueva evidencia de una subducción a gran escala en la Tierra hace ya más de 3,1 mil millones de años”, dijo Sobolev, y agregó que “sería genial si se recopilaron datos” en otros cratones que datan del mismo período de tiempo.

Otra advertencia importante es un fenómeno conocido como True Polar Wander, algo que los investigadores no pudieron descartar como causa del desplazamiento observado. True Polar Wander describe la reorientación de un planeta con respecto a su eje de rotación. Esto puede suceder debido a la tectónica de placas, pero otros factores pueden hacer que la superficie de la Tierra se desplace, como la actividad supervolcánica, la fusión de capas de hielo masivas o cualquier otra cosa que pueda alterar la distribución de la masa del planeta y, por lo tanto, la forma en que gira su eje.

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Las estimaciones típicas de True Polar Wander para los últimos cien millones de años en la Tierra generan movimientos más rápidos que sus 2.5 centímetros por año, pero no sabemos cómo funcionó esto durante el Archean”, dijo Sobolev.

En consecuencia, los autores dijeron que True Polar Wander podría explicar sus datos, pero la tectónica de placas es una mejor opción dados los intervalos de tiempo observados.

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Mirando hacia el futuro, a los investigadores les gustaría estudiar más muestras de Pilbara Craton y otros depósitos de rocas antiguas.

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