Un conjunto de diminutos cristales de circon hallados en Sudáfrica contiene la evidencia más antigua de subducción, un proceso clave de la tectónica de placas, según un estudio publicado en AGU Advances, la revista de la American Geophysical Union dedicada a la investigación de la Tierra y el espacio.
Estos raros “cápsulas del tiempo” del temprano planeta apuntan a una transición, hace aproximadamente 3.8 mil millones de años, de una superficie rocosa estable y de larga duración a los procesos dinámicos que modelan la Tierra hoy, ofreciendo una pista importante en el debate sobre cuándo comenzó la tectónica de placas.
La corteza terrestre y la capa superior del manto que la subyace están divididas en placas rígidas que se desplazan lentamente sobre las capas más viscosas y móviles del manto inferior. El calor del núcleo impulsa este movimiento lento pero inexorable, responsable de volcanes, terremotos y el levantamiento de cadenas montañosas.
Las estimaciones sobre cuándo este proceso se aceleró y se formó la corteza moderna varían desde hace más de 4 mil millones de años hasta apenas 800 millones de años. La incertidumbre se debe a que el registro geológico de la juventud de la Tierra es escaso, porque el propio ciclo de la tectónica recicla la superficie. Casi nada del eón Hádico, los primeros 500 millones de años del planeta, ha quedado preservado. «El Hádico es una gran caja de misterios», comenta Nadja Drabon, geóloga de Harvard y autora principal del estudio.
Pequeñas cápsulas del tiempo
En un avance decisivo, en 2018 Drabon y su equipo descubrieron una serie de 33 cristales microscópicos de circon extraídos de un bloque crustal raro del cinturón de rocas verdes de Barberton, en Sudáfrica. Estos cristales se formaron a lo largo de un período crítico de 800 millones de años, entre 4.15 y 3.3 mil millones de años atrás.
El circon es un mineral accesorio relativamente común en la corteza, pero los ejemplares del Hádico (entre 4.0 y 4.56 mil millones de años) son extremadamente escasos: sólo se han encontrado en 12 lugares del planeta, generalmente menos de tres cristales por sitio.
Los isótopos de hafnio y los elementos traza conservados en los circones del cinturón verde narran las condiciones de la Tierra cuando se cristalizaron. Los circones de 3.8 mil millones de años y los más jóvenes muestran firmas químicas típicas de rocas sometidas a presiones y fusiones similares a las de las zonas de subducción modernas, lo que sugiere que la corteza ya empezaba a moverse.
«Cuando hablo de tectónica de placas, me refiero específicamente a una zona de arco, donde una placa se introduce bajo otra y ocurre el vulcanismo: piensen en los Andes o en el Cinturón de Fuego» explica Drabon, describiendo un ejemplo clásico de subducción. «A los 3.8 mil millones de años se produce un cambio drástico: la corteza se desestabiliza, se forman nuevas rocas y aparecen firmas geoquímicas cada vez más parecidas a las de la tectónica de placas actual».
En contraste, los circones más antiguos conservan evidencia de una capa global de protocorteza derivada del remoldeo de roca del manto que había permanecido estable durante 600 millones de años.
Señales de un cambio global
El estudio encontró una transición similar a condiciones de subducción moderna en circones de otras regiones del mundo, fechados aproximadamente 200 millones de años después de los sudafricanos. «Observamos signos de un cambio significativo entre 3.8 y 3.6 mil millones de años, y la evolución hacia la tectónica de placas es una posibilidad concreta» afirma Drabon.
Aunque no es concluyente, los resultados sugieren que un proceso global pudo haber comenzado de forma aislada en varios lugares antes de consolidarse en el motor eficiente de placas en movimiento que conocemos hoy.
La tectónica de placas también moldea la atmósfera terrestre. La liberación de gases volcánicos y la formación de nuevas rocas silíceas, que consumen grandes cantidades de dióxido de carbono, amortiguan oscilaciones climáticas extremas. «Sin el reciclaje constante y la generación de nueva corteza, la Tierra habría oscilado entre un calor abrasador y un frío glacial», comenta Dragon. «Es como un termostato para el clima».
Hasta ahora, la tectónica de placas sólo se ha observado en la Tierra, y podría ser esencial para que un planeta sea habitable, lo que hace que el origen de los movimientos de placas sea un tema crucial en la investigación sobre el desarrollo temprano de la vida.
«El registro que tenemos del planeta primitivo es muy limitado, pero ver una transición semejante en tantos lugares diferentes hace muy plausible que haya sido un cambio global en los procesos crustales», añade Dragon. «Algo se estaba reorganizando en la Tierra».
