Vista del río Komati en Barberton Mountain Land (Sudáfrica). Foto: Alexander Sobolev.

Los orígenes de la Tierra siguen en proceso de investigación, y junto a ellos, el del agua que recubre nuestro hermoso planeta azul actualmente.

Como mencionamos en un artículo anterior, esta ha estado durante largo tiempo en las profundidades, y de hecho es uno de los compuestos volátiles que ocasiona las erupciones volcánicas.

Los científicos han prestado especial atención a los volcanes y al magma solidificado para conocer más sobre la historia geológica de la Tierra, y tal parece que han logrado dar con una información muy importante según un nuevo estudio.

Convección en la Tierra

Para entrar en el tema, es necesario repasar algunos apuntes.

La corteza terrestre está conformada por enormes bloques conocidos como placas tectónicas, los cuales se encuentran en movimiento continuo bajo el océano. La corteza oceánica se va hundiendo profundamente con estas interacciones, y arrastra en el proceso los minerales que ha absorbido el agua de mar.

Parte del agua que se hunde, sale a flote nuevamente por efecto de las altas temperaturas y, como ya mencionamos, juega un papel crucial en las erupciones volcánicas precisamente por esta volatilidad.

Por otro lado, el agua en la corteza oceánica hundida sigue expuesta a altas temperaturas y continúa descendiendo hacia el manto profundo, hasta acumularse a una profundidad de 410-660 kilómetros, encontrándose con minerales wadsleyita y ringwoodita y modificaciones de alta presión del olivino (silicato de hierro y magnesio), los cuales pueden contener cantidades significativas de agua y cloro.

Con ello, hemos descrito apenas una parte del ciclo global de la materia en nuestro planeta denominado convección, y podemos entender cómo el océano ha podido desplazarse a su interior a lo largo de su historia. La convección y la tectónica de placas son la marca que diferencia a la Tierra de otros planetas del Sistema Solar.

Los rocas volcánicas son útiles para estudiar la historia geológica de la Tierra

Las rocas volcánicas son de gran utilidad para los científicos interesados en estudiar la composición del manto de nuestro planeta, por lo que suelen recurrir al magma solidificado en el manto. Este está conformado por silicato enriquecido en componentes volátiles, como agua, dióxido de carbono, cloro y azufre.

Los geocientíficos describen dos tipos de magma: lava basáltica y magma komatítico. Por lo general usan el primero para sus estudios, el cual alcanzó una temperatura de aproximadamente 1200 ° C. Sin embargo, el magma komatítico es mucho más caliente, con temperaturas comprendidas entre 1500 ° C y 1600 ° C. Este procede de erupciones tempranas en la Tierra, y es mucho más útil para conocer la evolución de las capas internas por la cercanía de su composición con la del manto.

¿Qué son las komatitas?

Las komatitas son un tipo de roca volcánica formada por la solidificación de magmas komatíticos hace miles de millones de años.

Al ser tan antiguas, es de esperar que su composición haya cambiado dramáticamente en las épocas intermedias, por lo que no sirven para conocer el contenido de componentes volátiles, como el agua y el cloro.

Sin embargo, estas aún contienen restos de mineral magmático olivino, el cual atrapó las inclusiones de magma solidificado durante el proceso de cristalización y las protegió de sufrir cambios posteriores.

Sorprendentemente, estas inclusiones que se vuelven vidrio templado de apenas decenas de micras de ancho, alojan información valiosa precisamente sobre la composición de los fundidos komatiíticos, incluyendo el contenido de agua y cloro y la composición isotópica del hidrógeno.

¿Qué son los cinturones de rocas verdes?

Los cinturones de rocas verdes son zonas conformadas por rocas magmáticas que contienen minerales verdosos, las cuales son de alto interés para el estudio de la historia geológica. Existen como franjas de miles de kilómetros de longitud, y aunque están conformadas por una gran variedad de rocas de minerales individuales, son consideradas como unidades geológicas únicas.

Su gran ventaja es que proporcionan mucha más información sobre los acontecimientos tectónicos y metamórficos, deformaciones y condiciones paleogeológicas que otras unidades como los granitos y gneisses.

La masa oceánica mundial actual pudo existir en las primeras etapas de la Tierra

En el año 2016, un equipo internacional dirigido por geocientíficos del Instituto Vernadsky de Geoquímica y Química Analítica llevó a cabo un estudio con el magma komatítico del cinturón de piedra verde Abitibi en Canadá, cuya edad es de 2.700 millones de años.

Para entonces, estas muestras de magma komatítico les proporcionaron datos sobre el contenido de agua y elementos lábiles como el cloro, plomo y bario, presentes en la zona de transición entre las capas del manto superior e inferior a una profundidad de 410-660 km.

Partiendo de esta información, los investigadores sospecharon sobre la existencia de un antiguo reservorio de agua subterránea cuya masa era similar a la del océano mundial de la actualidad. Con ello, empezaron a pensar que la cantidad de agua que conocemos actualmente estuvo acumulada en dicha zona en las primeras etapas del desarrollo de la Tierra.

Las aguas profundas ya existían en los primeros mil millones de años de la Tierra

El equipo llevó a cabo su investigación basándose también en la composición del magma komatiítico, aunque esta vez de origen diferente.

Los investigadores recolectaron muestras en el cinturón de piedra verde de Barberton en Sudáfrica, una estructura que tiene 3.300 millones de años. Para el experimento, calentaron las muestras de magma utilizando un dispositivo especial con la capacidad de soportar temperaturas de hasta 1700 ° C.

Alexander Sobolev, autor principal de la investigación, declaró que los resultados de esta arrojaron que la inmersión de la corteza oceánica en nuestro planeta se inició mucho antes de lo que se pensaba:

“En el nuevo artículo, presentamos datos geoquímicos que indican que el ciclo de inmersión global de la corteza oceánica en el manto comenzó mucho antes de lo que la mayoría de los expertos creían, y podría haber funcionado desde los primeros mil millones de años de la historia de la Tierra”.

Descubrieron que el reservorio que contenía aguas subterráneas profundas que había sido descubierto anteriormente ya existía en el manto de la Tierra en la era del Paleártico, 600 millones de años antes de la fecha establecida en la investigación anterior. Con ello, se tiene una prueba inequívoca de que la inmersión del agua funcionaba ya desde los primeros mil millones de años de nuestro planeta.

Referencias:

Deep hydrous mantle reservoir provides evidence for crustal recycling before 3.3 billion years ago. https://www.nature.com/articles/s41586-019-1399-5

Scientists discover how and when a subterranean ocean emerge. https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-07/arsc-sdh071819.php