Investigadores de la Universidad de Virginia Tech han analizado la evolución térmica de la Tierra
22 may 2017 . Actualizado a las 17:48 h.Un equipo internacional de investigadores liderados por geocientíficos del Colegio de Ciencias de Virginia Tech, en Estados Unidos, ha descubierto recientemente que partes profundas del manto de la Tierra podrían estar tan calientes como hace más de 2.500 millones de años.
El estudio, dirigido por el profesor asistente Esteban Gazel, del Departamento de Geociencias de Virginia Tech, y su estudiante de doctorado, Jarek Trela, de Deer Park, en Illinois, Estados Unidos, se publica en el último número de Nature Geoscience. El análisis aporta nuevas pruebas sin precedentes sobre la evolución térmica de la Tierra profunda durante los últimos 2.500 millones de años, según Gazel.
El Eón Arcaico -que cubre desde hace 2.500 a 4.000 millones de años- es uno de los momentos más enigmáticos de la evolución del planeta Tierra, según señala Gazel. Durante este periodo de tiempo, la temperatura del manto de la Tierra -la región de silicato entre la corteza y el núcleo externo- estaba más caliente que en la actualidad, debido a una mayor cantidad de calor radiactivo producido por la descomposición de elementos tales como potasio, torio y uranio.
Como la Tierra estaba más caliente durante este periodo, este intervalo de tiempo geológico está marcado por la generalizada aparición de una roca única conocida como komatita. «Las komatitas son básicamente versiones supercalientes de flujos de lava de estilo hawaiano», describe Gazel.
«Imaginando un flujo de tipo lava hawaiana, sólo las komatitas eran tan calientes que brillaban en blanco en lugar de rojo y fluían sobre una superficie planetaria con condiciones atmosféricas muy diferentes, más similar a Venus que el planeta que vivimos en la actualidad», agrega.
La tierra esencialmente dejó de producir komatitas calientes abundantes después de la era Arcaica porque el manto se ha enfriado durante los últimos 4.500 millones de años debido al enfriamiento por convección y a una disminución en la producción radiactiva del calor, explica Gazel.
Sin embargo, Gazel y su equipo hicieron lo que consideran un asombroso descubrimiento mientras estudiaban la química de los antiguos flujos de lava relacionados con las islas Galápagos, conservados hoy en Centroamérica: una serie de lavas que muestran condiciones de fusión y cristalización similares a las misteriosas komatitas arcaicas.
A mayor temperatura, más magnesio en el basalto
Gazel y sus colaboradores estudiaron un conjunto de rocas de Tortugal de 90 millones de años en Costa Rica y detectaron que tenían concentraciones de magnesio tan altas como las komatitas arcaicas, así como evidencia de textura de temperaturas de flujo de lava extremadamente calientes.
«Estudios experimentales nos dicen que la concentración de magnesio de basaltos y komatitas está relacionada con la temperatura inicial de la masa fundida -detalla Gazel-. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será el contenido de magnesio en el basalto».
El equipo también estudió la composición olivina, el primer mineral que cristalizó a partir de estas lavas. Olivino -un mineral verde claro que Gazel ha explorado en muchos volcanes y regiones magmáticas- es una herramienta extremadamente útil para estudiar una serie de condiciones relacionadas con el origen de un flujo de lava porque es la primera fase mineral que cristaliza cuando un manto fundido se enfría. Los olivinos también llevan integraciones de vidrio -que una vez se derritió- y otros minerales más pequeños que son útiles para descifrar los secretos de la Tierra profunda.
«Utilizamos la composición de olivino como otro termómetro para corroborar lo calientes que eran estas lavas cuando comenzaron a enfriarse -subraya Gazel-. Se puede determinar la temperatura a la que la lava basáltica comenzó a cristalizar analizando la composición olivina e inclusiones de otro mineral llamado espinela. A las temperaturas más altas, el olivino incorporará más aluminio en su estructura y la espinela llevará más cromo. Si se sabe cuántos de estos elementos están presentes en cada mineral, entonces se conocerá la temperatura a la que cristalizaron».
El equipo encontró que los olivinos de Tortugal cristalizaron a una temperatura cercana a los 2.900 grados Fahrenheit (1.600 grados Celsius) -tan alta como las temperaturas registradas por olivinos a partir de komatitas- marcando un nuevo récord en las temperaturas de lava en los últimos 2.500 millones de años.
Gazel y sus colaboradores sugieren en su estudio que la Tierra todavía puede ser capaz de producir derretimientos tipo komatita. Sus resultados apuntan que las lavas de Tortugal probablemente se originaron en el núcleo caliente de la pluma del manto de Galápagos que comenzó a producir derretimientos hace casi 90 millones de años y ha permanecido activa desde entonces.
Un penacho del manto es una estructura de la tierra profunda que se origina probablemente en el límite del núcleo-manto del planeta. Cuando se acerca a la superficie del planeta comienza a derretirse, formando características conocidas como puntos calientes como las que se encuentran en Hawai o las islas Galápagos. Los geólogos pueden entonces estudiar estos flujos de lava caliente y utilizar su información geoquímica como una ventana hacia la Tierra profunda.
«Lo realmente fascinante acerca de este estudio es que demuestra que el planeta es capaz de producir lavas tan calientes como durante el periodo Arcaico -destaca Gazel-. Basándonos en nuestros resultados de las lavas de Tortugal, pensamos que las plumas del manto están 'golpeando' una región profunda y caliente del manto que no se ha enfriado mucho desde el arcaico. Creemos que esta región probablemente está siendo sostenida por el calor del núcleo de cristalización del planeta».