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2022-05-03Los circones antiguos pueden registrar el amanecer de la tectónica de placas

Science News |Partes de la corteza terrestre pueden haber comenzado a deslizarse hace unos 3.800 millones de años.

La corteza terrestre pudo haberse movido hace aproximadamente 3.800 millones de años.  

Un cambio en la química de los antiguos cristales de circón de diferentes épocas pasadas puede ser el primer indicio de subducción , el deslizamiento de una placa tectónica debajo de otra, informan los investigadores en AGU Advances de abril. Este cambio puede marcar los primeros pasos de los procesos que evolucionarían hacia la tectónica de placas moderna en la Tierra ( SN: 13/01/21 ). Antes de eso, la Tierra primitiva puede haber tenido una "protocorteza" relativamente inmóvil, como la que se observa hoy en Venus, dice el equipo.

"La Tierra es en realidad bastante distinta de otros planetas, ya que tiene placas tectónicas", dice la coautora del estudio Nadja Drabon, geoquímica de la Universidad de Harvard. "Estamos tratando de averiguar, ¿cuándo se volvió tan especial?"

Los geólogos han debatido durante mucho tiempo cómo se veía la corteza terrestre durante el Eón Hadeano , hace más de 4 mil millones de años ( SN: 16/03/17 ). Una de las razones por las que el debate ha permanecido sin resolver es que las oportunidades para investigar ese pasado distante son escasas, ya que pocas rocas han sobrevivido a los eones de actividad tectónica.

Pero los circones, piedras preciosas brillantes y extremadamente resistentes, son famosos por su capacidad de durar miles de millones de años ( SN: 31/1/17 ). Los geólogos saben esto porque pueden estimar de forma fiable las edades del circón midiendo la cantidad de uranio y plomo que hay en el cristal. Los zircones en crecimiento capturan fácilmente el uranio pero tienden a excluir el plomo, por lo que se supone que cualquier plomo que se encuentre en el zircón se ha descompuesto del uranio. Los geólogos conocen esa tasa de descomposición, que se basa en la vida media del uranio, por lo que pueden estimar la edad de los circones.

Además, los zirconios brindan pistas sobre los entornos en los que se formaron, ya que sus crecientes redes de zirconio, sílice y oxígeno capturan pequeñas cantidades de otros elementos de su entorno.

La mayoría de los circones hadeanos del mundo se han encontrado en solo una docena de sitios, y la mayoría de ellos provienen de un sitio en Australia. Pero desde 2018, Drabon y sus colegas han informado sobre una nueva fuente: las montañas Barberton Makhonjwa en Sudáfrica. Docenas de circones recolectados en esa región cristalizaron hace entre 4.150 y 4.000 millones de años, mientras que otros miles tienen al menos 3.300 millones de años. Los hallazgos han proporcionado a los investigadores una nueva ventana de aproximadamente 800 millones de años hacia el pasado, a caballo entre el final del Hadeano y el comienzo del Eón Arcaico.

Para el nuevo estudio, los investigadores miraron a través de esa ventana revisando los zirconios en busca de elementos traza (uranio, escandio, iterbio, niobio y cerio) y también en busca de diferentes formas de oxígeno y hafnio.

Antes de hace 3.800 millones de años, la mayoría de los circones contenían cantidades de diferentes formas de hafnio a lo largo del tiempo que respaldaban la existencia de una protocorteza antigua y estable. Además, estos circones más antiguos contenían oligoelementos en niveles similares a los que se encuentran en los circones del punto de acceso volcánico de Hawái. Allí, se crea nueva roca a medida que una columna de material fundido se eleva desde el manto de la Tierra y se cristaliza, un proceso que podría haber ocurrido en ausencia de placas en movimiento.

Pero en los zirconios que se formaron después de hace 3.800 millones de años, los investigadores no encontraron más evidencia de una protocorteza, y muchos de los zircones contenían firmas de elementos traza que se asemejan a las que se encuentran hoy en las zonas de subducción.

Ese es un cambio fundamental, dice Jennifer Kasbohm, geocronóloga de la Universidad de Yale que no participó en el estudio. "Realmente consideramos que la subducción es esencial para la tectónica de placas".

Análisis previos de circones de otros lugares, como Australia e India, han informado composiciones similares, señalan los investigadores, lo que sugiere que una forma temprana de tectónica de placas puede haberse generalizado hace unos 3.800 millones de años ( SN: 4/9/21 ).

En el futuro, Drabon planea investigar si otros minerales quedaron atrapados dentro de los circones durante su formación. Si es así, esos fragmentos de autostop podrían abrir aún más ventanas a la historia tectónica temprana de la Tierra.

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CITAS

N. Drabon et al. Desestabilización de la protocorteza hadeana de larga duración y el inicio de la fusión hidratada generalizada en 3.8 Ga. AGU Advances. vol. 3 de abril de 2022. doi: 10.1029/2021AV000520.

S. Turner et al. Una fuente andesítica para el circón de Jack Hills admite el inicio de la tectónica de placas en el Hadeano. Comunicaciones de la Naturaleza . Publicado en línea el 6 de marzo de 2020. doi: 10.1038/s41467-020-14857-1.

Nikk Ogasa es un escritor del personal que se enfoca en las ciencias físicas para Science News. Tiene una maestría en geología de la Universidad McGill y una maestría en comunicación científica de la Universidad de California, Santa Cruz.

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