El manto de la Tierra está hecho de roca sólida que, sin embargo, circula lentamente durante millones de años. Algunos geólogos suponen que esta circulación lenta habría borrado cualquier rastro geoquímico de la historia temprana de la Tierra hace mucho tiempo. Pero un nuevo estudio dirigido por geólogos de la Universidad de Maryland haencontró nueva evidencia que podría remontarse a más de 4.500 millones de años.
Los autores del trabajo de investigación, publicado el 7 de abril en la revista ciencia estudió rocas volcánicas que recientemente erupcionaron de volcanes en Hawai y Samoa. Las rocas contienen anomalías geoquímicas sorprendentes: las "huellas digitales" de las condiciones que existieron poco después de que se formó el planeta.
Los investigadores aún no están seguros de cómo el manto de la Tierra preservó estas anomalías. Pero los resultados del grupo sugieren que algunas de estas rocas contienen material que sobrevivió durante toda la historia de la Tierra, y que el interior del planeta puede no estar bien mezclado después de todo.
"Encontramos firmas geoquímicas que deben haberse creado hace casi 4.500 millones de años", dijo Andrea Mundl, investigadora postdoctoral en geología de la UMD y autora principal del estudio. "Fue especialmente emocionante encontrar estas anomalías en niños tan jóvenesrocas. Todavía no sabemos cómo sobrevivieron estas firmas durante tanto tiempo, pero tenemos algunas ideas ".
Las firmas anómalas se encuentran en las proporciones de isótopos clave de dos elementos: tungsteno y helio.
En el caso del tungsteno, que tiene muchos isótopos, la proporción importante es tungsteno-182 a tungsteno-184. El isótopo más pesado, el tungsteno-184, es estable y ha existido desde la primera formación del planeta. Tungsteno-182, en elPor otro lado, resulta de la descomposición del hafnio 182, que es altamente inestable. Todo el hafnio 182 natural se descompuso en los primeros 50 millones de años de la historia de la Tierra, dejando el tungsteno 182 en su lugar.
El tungsteno y el hafnio se comportaron de manera muy diferente durante los primeros 50 millones de años del planeta. El tungsteno tiende a asociarse con metales, por lo que la mayor parte migró al núcleo de la Tierra, mientras que el hafnio, que tiende a asociarse con minerales de silicato, permaneció en el manto y la corteza terrestre.La mayoría de las rocas en la Tierra tienen una proporción similar de tungsteno-182 a tungsteno-184, y esta proporción sirve como línea de base global. Los geólogos pueden aprender mucho de las rocas con una cantidad inusualmente alta o baja de tungsteno-182, lo que indicacuánto hafnio-182 estuvo presente en la roca hace mucho tiempo.
"Casi todas estas anomalías se formaron en los primeros 50 millones de años después de que se formó el sistema solar", dijo Mundl. "Se observan niveles más altos de lo normal de tungsteno-182 en rocas muy antiguas que probablemente contenían mucho hafnio hace mucho tiempo. Pero los niveles más bajos de tungsteno-182 son raros y se parecen a lo que podríamos esperar ver profundamente debajo de la superficie, en o cerca del núcleo metálico del planeta ".
Efectivamente, Mundl y sus colegas observaron una cantidad inusualmente baja de tungsteno-182 en algunas de las rocas de Hawai y Samoa. Por sí sola, la relación de isótopos de tungsteno es interesante, pero no lo suficiente como para llegar a conclusiones convincentes. PeroLos investigadores también observaron que las mismas rocas contienen una proporción inusual de isótopos de helio.
El helio-3 es extremadamente raro en la Tierra, y tiende a aparecer en muestras de roca que no se han derretido o reciclado desde que se formó el planeta. El helio-4, por otro lado, puede formarse a partir de la desintegración radiactiva deuranio y torio: una proporción más alta de lo normal de helio-3 a helio-4 generalmente indica rocas muy antiguas que no se han alterado significativamente desde que se formó el planeta.
"Las variaciones en la composición isotópica del helio se conocen desde hace mucho tiempo, pero nunca se han correlacionado con otros parámetros geoquímicos", dijo Richard Walker, profesor y jefe de departamento de geología en la UMD y coautor del artículo. "Rocas conSe ha especulado comúnmente que las altas proporciones de helio-3 a helio-4 contienen material de manto 'primitivo', pero no se sabía cuán primitivo. Nuestros datos de tungsteno muestran que es muy primitivo, con la región fuente más probable que se forme dentro de los primeros 50millones de años de historia del sistema solar "
Mundl, Walker y sus coautores sugieren algunos escenarios diferentes que podrían haber producido las anomalías de tungsteno y helio que observaron en rocas volcánicas de Hawai y Samoa. Quizás los volcanes extraen material del núcleo de la Tierra, donde se espera que las proporcionesfavorecer el bajo contenido de tungsteno-182 y alto helio-3.
Alternativamente, la superficie exterior rocosa de la Tierra podría haberse formado en parches, con vastos océanos de magma en el medio. Partes de estos océanos de magma pueden haberse cristalizado y hundido hasta el límite entre el manto y el núcleo, preservando las antiguas firmas de tungsteno y helio.
"Cada uno de estos escenarios contiene algunas inconsistencias que aún no podemos explicar", dijo Mundl. "Pero este es un resultado emocionante que seguramente generará muchas nuevas preguntas de investigación interesantes".
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Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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