Una nueva investigación que analiza piezas de las rocas más antiguas del planeta agrega algunas de las pruebas más claras hasta el momento de que la corteza terrestre empujaba y tiraba de una manera similar a la tectónica de placas moderna hace al menos 3250 millones de años. El estudio también proporciona la prueba más temprana de cuándo los polos norte y sur magnéticos del planeta intercambiaron lugares.
Los dos resultados ofrecen pistas sobre cómo estos cambios geológicos pueden haber resultado en un entorno más propicio para el desarrollo de la vida en el planeta.
La obra, descrita en PNAS y dirigido por los geólogos de Harvard Alec Brenner y Roger Fu, se centró en una parte del cratón de Pilbara en el oeste de Australia, una de las piezas más antiguas y estables de la corteza terrestre. Usando técnicas y equipos novedosos, los investigadores muestran que parte de la superficie más antigua de la Tierra se movía a una velocidad de 6,1 centímetros por año y 0,55 grados cada millón de años.
Esa velocidad más que duplica la velocidad a la que se mostró que la corteza antigua se movía en un estudio anterior realizado por los mismos investigadores. Tanto la velocidad como la dirección de esta deriva latitudinal dejan a la tectónica de placas como la explicación más lógica y sólida para ello.
«Hay mucho trabajo que parece sugerir que al principio de la historia de la Tierra, la tectónica de placas no era en realidad la forma dominante en la que el calor interno del planeta se libera como lo es hoy a través del desplazamiento de las placas», dijo Brenner, Ph.D. . candidato en la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias y miembro del Laboratorio de Paleomagnetismo de Harvard. «Esta evidencia nos permite descartar con mucha más confianza explicaciones que no involucran la tectónica de placas».
Por ejemplo, los investigadores ahora pueden argumentar en contra de los fenómenos llamados «desplazamiento polar verdadero» y «tectónica de tapa estancada», que pueden causar que la superficie de la Tierra se desplace pero no forman parte de la tectónica de placas de estilo moderno. Los resultados se inclinan más hacia el movimiento de las placas tectónicas porque la tasa de velocidad más alta recién descubierta es inconsistente con aspectos de los otros dos procesos.
En el documento, los científicos también describen lo que se cree que es la evidencia más antigua de cuando la Tierra invirtió sus campos geomagnéticos, lo que significa que los polos norte y sur magnéticos cambiaron de ubicación. Este tipo de flip-flop es una ocurrencia común en la historia geológica de la Tierra con la inversión del polo 183 veces en los últimos 83 millones de años y quizás varios cientos de veces en los últimos 160 millones de años, según la NASA.
La inversión dice mucho sobre el campo magnético del planeta hace 3200 millones de años. La clave entre estas implicaciones es que el campo magnético probablemente era lo suficientemente estable y fuerte como para evitar que los vientos solares erosionaran la atmósfera. Esta idea, combinada con los resultados de la tectónica de placas, ofrece pistas sobre las condiciones en las que se desarrollaron las primeras formas de vida.
«Pinta esta imagen de una tierra primitiva que ya estaba geodinámicamente madura», dijo Brenner. «Tuvo muchos de los mismos tipos de procesos dinámicos que dan como resultado una Tierra que tiene condiciones ambientales y de superficie esencialmente más estables, lo que hace que sea más factible que la vida evolucione y se desarrolle».
Hoy en día, la capa exterior de la Tierra consta de unos 15 bloques móviles de corteza, o placas, que sostienen los continentes y océanos del planeta. Durante eones, las placas se juntaron y separaron, formando nuevos continentes y montañas y exponiendo nuevas rocas a la atmósfera, lo que condujo a reacciones químicas que estabilizaron la temperatura de la superficie de la Tierra durante miles de millones de años.
Es difícil encontrar evidencia de cuándo comenzó la tectónica de placas porque las piezas más antiguas de la corteza se empujan hacia el manto interior, para nunca volver a salir a la superficie. Solo el 5 por ciento de todas las rocas de la Tierra tienen más de 2.500 millones de años, y ninguna roca tiene más de 4.000 millones de años.
En general, el estudio se suma a la creciente investigación de que el movimiento tectónico ocurrió relativamente temprano en los 4.500 millones de años de historia de la Tierra y que las primeras formas de vida surgieron en un ambiente más moderado. Los miembros del proyecto volvieron a visitar el Pilbara Craton en 2018, que se extiende alrededor de 300 millas de ancho. Perforaron la losa primordial y gruesa de la corteza para recolectar muestras que, en Cambridge, fueron analizadas por su historia magnética.
Utilizando magnetómetros, equipos de desmagnetización y el Microscopio de Diamante Cuántico, que genera imágenes de los campos magnéticos de una muestra e identifica con precisión la naturaleza de las partículas magnetizadas, los investigadores crearon un conjunto de nuevas técnicas para determinar la edad y la forma en que las muestras se magnetizaron. . Esto permite a los investigadores determinar cómo, cuándo y en qué dirección se desplazó la corteza, así como la influencia magnética proveniente de los polos geomagnéticos de la Tierra.
El Microscopio de Diamante Cuántico fue desarrollado en colaboración entre investigadores de Harvard en los Departamentos de Ciencias Planetarias y de la Tierra (EPS) y de Física.
Para estudios futuros, Fu y Brenner planean mantener su enfoque en el cratón de Pilbara mientras miran más allá a otras cortezas antiguas en todo el mundo. Esperan encontrar evidencia más antigua de un movimiento de placas moderno y de cuándo se invirtieron los polos magnéticos de la Tierra.
«Finalmente, poder leer de manera confiable estas rocas muy antiguas abre tantas posibilidades para observar un período de tiempo que a menudo se conoce más a través de la teoría que de los datos sólidos», dijo Fu, profesor de EPS en la Facultad de Artes y Ciencias. «En última instancia, tenemos una buena oportunidad de reconstruir no solo cuándo comenzaron a moverse las placas tectónicas, sino también cómo sus movimientos, y por lo tanto los procesos profundos del interior de la Tierra que los impulsan, han cambiado a lo largo del tiempo».
