Los antiguos circones datan del inicio de la tectónica de placas hasta hace 3.600 millones de años: evento crucial para hacer que la Tierra sea hospitalaria para la vida

Circones estudiados por el equipo de investigación, fotografiados mediante catodoluminiscencia, una técnica que permitió al equipo visualizar el interior de los cristales utilizando un microscopio electrónico de barrido especializado. Las ojeras en las circonitas son las cavidades dejadas por el láser que se utilizó para analizar la edad y la química de las circonitas. Los científicos dirigidos por Michael Ackerson, un geólogo investigador del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, proporcionan nueva evidencia de que la tectónica de placas moderna, una característica definitoria de la Tierra y su capacidad única para sustentar la vida, surgió hace aproximadamente 3.600 millones de años. El estudio, publicado el 14 de mayo en la revista Geochemical Perspective Letters, utiliza circones, los minerales más antiguos jamás encontrados en la Tierra, para mirar hacia el pasado antiguo del planeta. El equipo probó más de 3500 circonitas, cada una de solo un par de cabellos humanos de ancho, mediante explosiones con un láser y luego midiendo su composición química con un espectrómetro de masas. Estas pruebas revelaron la edad y la química subyacente de cada circón. De los miles analizados, alrededor de 200 eran aptos para el estudio debido a los estragos de los miles de millones de años que estos minerales soportaron desde su creación. Crédito: Michael Ackerson, Smithsonian

Los minerales más antiguos de la Tierra datan del inicio de la tectónica de placas hace 3.600 millones de años

Los antiguos circones de las colinas de Jack, en el oeste de Australia, son la fecha de un evento que fue crucial para hacer que el planeta fuera un lugar acogedor para la vida.

Los científicos dirigidos por Michael Ackerson, un geólogo investigador del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, proporcionan nueva evidencia de que la tectónica de placas moderna, una característica definitoria de la Tierra y su capacidad única para sustentar la vida, surgió hace aproximadamente 3.600 millones de años.

La Tierra es el único planeta conocido que alberga vida compleja y esa capacidad se basa en parte en otra característica que hace que el planeta sea único: la tectónica de placas. Ningún otro cuerpo planetario conocido por la ciencia tiene la corteza dinámica de la Tierra, que se divide en placas continentales que se mueven, fracturan y chocan entre sí durante eones. La tectónica de placas proporciona una conexión entre el reactor químico del interior de la Tierra y su superficie que ha diseñado el planeta habitable que la gente disfruta hoy en día, desde el oxígeno en la atmósfera hasta las concentraciones de dióxido de carbono que regula el clima. Pero cuándo y cómo se inició la tectónica de placas sigue siendo un misterio, enterrado bajo miles de millones de años de tiempo geológico.

El estudio, publicado el 14 de mayo de 2021 en la revista Cartas de perspectivas geoquímicas, utiliza circonitas, los minerales más antiguos jamás encontrados en la Tierra, para mirar hacia el pasado antiguo del planeta.

Jack Hills de Australia Occidental

Jack Hills de Australia Occidental, donde se tomaron muestras de los circones estudiados de 15 rocas del tamaño de una toronja recolectadas por el equipo de investigación. Los científicos dirigidos por Michael Ackerson, un geólogo investigador del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, proporcionan nueva evidencia de que la tectónica de placas moderna, una característica definitoria de la Tierra y su capacidad única para sustentar la vida, surgió hace aproximadamente 3.600 millones de años. El estudio, publicado el 14 de mayo en la revista Geochemical Perspective Letters, utiliza circones, los minerales más antiguos jamás encontrados en la Tierra, para mirar hacia el pasado antiguo del planeta. Crédito: Dustin Trail, Universidad de Rochester

Los zircones más antiguos del estudio, que provenían de Jack Hills en Australia Occidental, tenían alrededor de 4,3 mil millones de años, lo que significa que estos minerales casi indestructibles se formaron cuando la Tierra misma estaba en su infancia, solo aproximadamente 200 millones de años. Junto con otros circones antiguos recolectados de Jack Hills que abarcan la historia más temprana de la Tierra hasta hace 3 mil millones de años, estos minerales proporcionan lo más cercano que tienen los investigadores a un registro químico continuo del mundo naciente.

“Estamos reconstruyendo cómo la Tierra cambió de una bola fundida de roca y metal a lo que tenemos hoy”, dijo Ackerson. “Ninguno de los otros planetas tiene continentes ni océanos líquidos ni vida. De alguna manera, estamos tratando de responder la pregunta de por qué la Tierra es única, y podemos responder eso hasta cierto punto con estos circones “.

Para mirar miles de millones de años en el pasado de la Tierra, Ackerson y el equipo de investigación recolectaron 15 rocas del tamaño de una toronja de Jack Hills y las redujeron a sus partes constituyentes más pequeñas, minerales, moliéndolas en arena con una máquina llamada ardilla. Afortunadamente, las circonitas son muy densas, lo que las hace relativamente fáciles de separar del resto de la arena mediante una técnica similar al lavado de oro.

Rebanada pulida de una roca recolectada de Jack Hills de Australia Occidental

Una rodaja fina y pulida de una roca recogida en Jack Hills, en Australia Occidental. Utilizando un microscopio especial equipado con una lente polarizadora, el equipo de investigación pudo examinar la intrincada estructura interna del cuarzo que forma la roca, incluidas características únicas que les permitieron identificar circones antiguos (mineral magenta en el centro del contorno rojo imagen insertada en la foto de la derecha). Los científicos dirigidos por Michael Ackerson, un geólogo investigador del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, proporcionan nueva evidencia de que la tectónica de placas moderna, una característica definitoria de la Tierra y su capacidad única para sustentar la vida, surgió hace aproximadamente 3.600 millones de años. El estudio, publicado el 14 de mayo en la revista Geochemical Perspective Letters, utiliza circones, los minerales más antiguos jamás encontrados en la Tierra, para mirar hacia el pasado antiguo del planeta. Para mirar miles de millones de años en el pasado de la Tierra, Ackerson y el equipo de investigación recolectaron 15 rocas del tamaño de una toronja de Jack Hills y las redujeron a sus partes constituyentes más pequeñas, minerales, moliéndolas en arena con una máquina llamada ardilla. Afortunadamente, las circonitas son muy densas, lo que las hace relativamente fáciles de separar del resto de la arena mediante una técnica similar al lavado de oro. Crédito: Michael Ackerson, Smithsonian

El equipo probó más de 3500 circonitas, cada una de solo un par de cabellos humanos de ancho, mediante explosiones con un láser y luego midiendo su composición química con un espectrómetro de masas. Estas pruebas revelaron la edad y la química subyacente de cada circón. De los miles analizados, alrededor de 200 eran aptos para el estudio debido a los estragos de los miles de millones de años que estos minerales soportaron desde su creación.

“Desvelar los secretos que se guardan dentro de estos minerales no es una tarea fácil”, dijo Ackerson. “Analizamos miles de estos cristales para obtener un puñado de puntos de datos útiles, pero cada muestra tiene el potencial de decirnos algo completamente nuevo y remodelar la forma en que entendemos los orígenes de nuestro planeta”.

La edad de un circón se puede determinar con un alto grado de precisión porque cada uno contiene uranio. La famosa naturaleza radiactiva del uranio y la tasa de desintegración bien cuantificada permiten a los científicos realizar ingeniería inversa durante el tiempo que ha existido el mineral.

El contenido de aluminio de cada circón también fue de interés para el equipo de investigación. Las pruebas en circonitas modernas muestran que las circonitas con alto contenido de aluminio solo se pueden producir en un número limitado de formas, lo que permite a los investigadores usar la presencia de aluminio para inferir lo que pudo haber estado sucediendo, geológicamente hablando, en el momento en que se formó el circonio.

Después de analizar los resultados de los cientos de circones útiles de entre los miles probados, Ackerson y sus coautores descifraron un marcado aumento en las concentraciones de aluminio hace aproximadamente 3.600 millones de años.

“Este cambio de composición probablemente marca el inicio de la tectónica de placas de estilo moderno y potencialmente podría señalar el surgimiento de la vida en la Tierra”, dijo Ackerson. “Pero necesitaremos hacer mucha más investigación para determinar las conexiones de este cambio geológico con los orígenes de la vida”.

La línea de inferencia que une los circones con alto contenido de aluminio con el inicio de una corteza dinámica con la tectónica de placas es la siguiente: una de las pocas formas en que se forman los circones con alto contenido de aluminio es mediante la fusión de rocas más profundas debajo de la superficie de la Tierra.

“Es muy difícil convertir el aluminio en circonitas debido a sus enlaces químicos”, dijo Ackerson. “Necesitas tener condiciones geológicas bastante extremas”.

Ackerson razona que esta señal de que las rocas se estaban derritiendo más profundamente debajo de la superficie de la Tierra significaba que la corteza del planeta se estaba volviendo más gruesa y comenzaba a enfriarse, y que este engrosamiento de la corteza terrestre era una señal de que la transición a la tectónica de placas moderna estaba en marcha.

Investigaciones anteriores sobre Acasta Gneiss de 4 mil millones de años en el norte de Canadá también sugieren que la corteza terrestre se estaba espesando y provocando que la roca se derritiera más profundamente dentro del planeta.

“Los resultados de Acasta Gneiss nos dan más confianza en nuestra interpretación de los zircones de Jack Hills”, dijo Ackerson. “Hoy en día, estas ubicaciones están separadas por miles de millas, pero nos cuentan una historia bastante coherente, que es que hace unos 3.600 millones de años estaba sucediendo algo de importancia mundial”.

Este trabajo es parte de la nueva iniciativa del museo llamada Our Unique Planet, una asociación público-privada, que apoya la investigación de algunas de las preguntas más duraderas y significativas sobre lo que hace que la Tierra sea especial. Otras investigaciones investigarán la fuente de los océanos líquidos de la Tierra y cómo los minerales pueden haber ayudado a generar vida.

Ackerson dijo que espera seguir estos resultados buscando en los antiguos zircones de Jack Hills rastros de vida y observando otras formaciones rocosas supremamente antiguas para ver si también muestran signos de que la corteza terrestre se espesó hace unos 3.600 millones de años.

Referencia: “Emergencia de magmas corticales peraluminosos e implicaciones para la Tierra primitiva” por MR Ackerson, D. Trail y J. Buettner, 14 de mayo de 2021, Cartas de perspectivas geoquímicas.
DOI: 10.7185 / geochemlet.2114

La financiación y el apoyo para esta investigación fueron proporcionados por el Smithsonian y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA).


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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