Masas subterráneas de roca del tamaño de continentes podrían haberse ocultado dentro del planeta desde su formación, sugieren científicos en un nuevo estudio.

El nuevo estudio publicado en la revista Geochemistry, Geophysics, Geosystems utilizó modelos para rastrear la ubicación y el origen de las muestras de roca volcánica encontradas en todo el mundo hasta dos continentes sólidos en el manto profundo. La nueva investigación sugiere que las regiones de rocas gigantes específicas han existido durante 4.500 millones de años, desde el comienzo de la Tierra.

Anteriormente, los científicos teorizaron que los continentes separados en el manto profundo provenían de placas oceánicas subducidas. Pero el nuevo estudio indica que estas regiones distintas pueden haberse formado a partir de un antiguo océano de magma que se solidificó durante el comienzo de la formación de la Tierra y pueden haber sobrevivido al impacto masivo de creación de la Luna.

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Determinar el origen de las masas revela más detalles sobre su evolución y composición, así como pistas sobre la historia primordial de la Tierra en el Sistema Solar temprano, según los autores del estudio.

Curtis Williams, geólogo de la University of California, en Davis, California y autor principal del estudio, dijo en un comunicado:

Es sorprendente que estas regiones hayan sobrevivido la mayor parte de la historia volcánica de la Tierra relativamente intacta”.

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Mirando hacia adentro

El manto es una capa de roca que se extiende a 2.900 kilómetros hacia el interior de la Tierra. El núcleo fundido, líquido y metálico de la Tierra se encuentra debajo del manto. El límite núcleo-manto es donde el manto sólido se encuentra con el núcleo líquido metálico.

Los científicos sabían por estudios de imágenes sísmicas pasadas que existían dos cuerpos de rocas individuales cerca del límite entre el núcleo y el manto. Un cuerpo de roca sólida está debajo de África y el otro está debajo del Océano Pacífico.

Esta imagen muestra las divisiones entre las capas de la Tierra. Las antiguas regiones rocosas del tamaño de un continente rodean el núcleo externo líquido. Crédito: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

Las ondas sísmicas, las vibraciones producidas por los terremotos, se mueven de manera diferente a través de estas masas que el resto del manto, lo que sugiere que tienen propiedades físicas distintas del manto circundante. Pero los geólogos no pudieron determinar si las ondas sísmicas se movieron de manera diferente a través de los continentes del manto central debido a las diferencias en su temperatura, composición mineral o densidad, o alguna combinación de estas propiedades. Eso significaba que solo podían formular hipótesis sobre el origen y la historia de las masas rocosas separadas.

Williams dijo:

Teníamos todas estas mediciones geoquímicas desde la superficie de la Tierra, pero no sabíamos cómo relacionar estas mediciones geoquímicas con las regiones del interior de la Tierra”.

Material primitivo

Williams y sus colegas querían determinar el origen y la evolución de las distintas masas para aprender más sobre la composición y el pasado de la Tierra. Para hacer esto, necesitaban poder identificar muestras en la superficie de la Tierra con mayores concentraciones de material primitivo y luego rastrear esas muestras hasta sus orígenes.

Los científicos a menudo toman muestras de rocas de regiones volcánicas como Hawaii e Islandia, donde columnas de manto profundo, o columnas de roca extremadamente caliente, se elevan desde las áreas cercanas al núcleo, se funden en el manto poco profundo y emergen lejos de las fallas tectónicas. Estas muestras están hechas de roca ígnea creada a partir de la lava de enfriamiento. Los autores del estudio utilizaron una base de datos existente de muestras y también recolectaron nuevas muestras de áreas volcánicamente activas como las Islas Balleny en la Antártida.

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Los geólogos pueden medir isótopos específicos en rocas ígneas para aprender más sobre el origen y la evolución de la Tierra. Algunos isótopos, como Helio-3, son primordiales, lo que significa que fueron creados durante el Big Bang. Las rocas más cercanas a la corteza terrestre tienen menos isótopos que las rocas más profundas que nunca estuvieron expuestas al aire. Se cree que las muestras con más Helio-3 provienen de rocas más primitivas en el manto.

Los investigadores encontraron que algunas de las muestras que estudiaron tenían más Helio-3, lo que indica que pueden provenir de rocas primitivas en el manto de la Tierra.

Luego, los investigadores utilizaron un nuevo modelo para rastrear cómo estas muestras primitivas podrían haber llegado a la superficie de la Tierra desde el manto. Los modelos geológicos suponen que los penachos se elevan verticalmente desde las profundidades del manto hasta la superficie de la Tierra. Pero las plumas pueden desviarse, desviadas, debido a varias razones. El nuevo modelo tuvo en cuenta esta desviación de la columna, lo que permitió a los autores del estudio rastrear las muestras hasta las dos masas gigantes cerca del límite entre el núcleo y el manto.

La combinación de la información de isótopos y el nuevo modelo permitió a los investigadores determinar la composición de las dos masas gigantes y teorizar cómo se formaron.

Según los autores del estudio, comprender la composición de masas de rocas específicas cerca del límite del núcleo-manto ayuda a los geólogos a conceptualizar los antiguos procesos de conformación de la Tierra que condujeron al manto moderno.

Fuente: AGU 100