Durante miles de millones de años, los continentes de la Tierra han mantenido una notable estabilidad que ha sido la base de las montañas, los ecosistemas y la civilización humana. Sin embargo, las razones subyacentes de esta estabilidad a largo plazo han desconcertado a los científicos durante mucho tiempo. Investigaciones recientes realizadas por equipos de Penn State y la Universidad de Columbia han aclarado este misterio, revelando que el calor juega un papel crucial en la formación y resistencia del continente.
De un estudio innovador publicado en Geociencias naturalesLos investigadores descubrieron que la formación de una corteza continental duradera requiere temperaturas extremas (más de 900 grados centígrados) en la corteza inferior del planeta. Estas intensas condiciones térmicas facilitan el movimiento de elementos radiactivos como el uranio y el torio hacia arriba a través de la corteza. A medida que estos elementos se descomponen, generan calor y lo disipan a capas superiores, enfriando y solidificando eficazmente la corteza inferior, mejorando su durabilidad.
Las implicaciones de esta investigación se extienden más allá del marco geológico de la Tierra. Está listo para ayudar en los esfuerzos modernos para localizar minerales críticos esenciales para tecnologías avanzadas, incluidos teléfonos inteligentes, vehículos eléctricos y sistemas de energía renovable. El estudio también puede proporcionar información relevante para la búsqueda de planetas potencialmente habitables más allá de la Tierra.
Los mismos procesos geológicos que estabilizaron la corteza terrestre también permitieron la redistribución de elementos de tierras raras, incluidos el litio, el estaño y el tungsteno. Este hallazgo ofrece nuevas oportunidades para identificar dónde se pueden ubicar estos valiosos minerales en la actualidad. En particular, mecanismos similares impulsados por el calor podrían estar teniendo lugar en otros planetas rocosos, dando a los científicos planetarios indicadores adicionales para identificar mundos que podrían albergar vida.
Andrew Smye, profesor asociado de geociencias en Penn State y autor principal del estudio, enfatizó la importancia de los continentes estables para la habitabilidad. Sin embargo, señaló que dicha estabilidad sólo se produce después de que los continentes se enfríen, lo que requiere el movimiento ascendente de los elementos generadores de calor. La retención de estos elementos en lo profundo de la corteza continúa produciendo calor y conduce a la fusión en lugar de a la estabilización.
Smye señaló que la corteza continental de la Tierra, tal como la conocemos hoy, comenzó a formarse hace unos 3 mil millones de años. Antes de eso, la corteza era notablemente diferente y carecía de la composición rica en sílice que caracteriza a los continentes modernos. Hipótesis anteriores sugerían que el derretimiento de la corteza más antigua desempeñaba un papel importante en la creación de placas continentales estables, pero el nuevo estudio indica que las temperaturas necesarias para este derretimiento eran mucho más altas de lo que se pensaba anteriormente: unos 200 grados centígrados.
Comparó el proceso de conformado continental con la forja de acero, que implica calentar el metal hasta que se ablanda lo suficiente como para darle forma. Este calentamiento permite la realineación estructural y la eliminación de impurezas, creando un material más resistente. De manera similar, durante la formación de cinturones montañosos, las fuerzas tectónicas forjan los continentes, pero este proceso requiere un ambiente de temperatura ultra alta.
Para llegar a sus conclusiones, los investigadores analizaron muestras de rocas de los Alpes y el suroeste de Estados Unidos, utilizando datos de estudios anteriores. Examinaron las firmas químicas de cientos de muestras de rocas metasedimentarias y metaígneas, que constituyen en gran medida la corteza inferior, y las organizaron según sus temperaturas metamórficas máximas. El análisis encontró que las rocas formadas en condiciones de alta temperatura (HT) y temperatura ultraalta (UHT) mostraban un patrón consistente: las rocas que se fundieron a temperaturas superiores a 900 °C tenían cantidades significativamente reducidas de uranio y torio en comparación con las rocas formadas a temperaturas más bajas.
Smye reflexionó sobre la rareza de detectar una señal tan consistente en diversas muestras geológicas. La investigación muestra que el derretimiento de la mayoría de los tipos de rocas se produce cuando las temperaturas superan los 650°C, que es significativamente más caliente que el punto de ebullición del agua. Mientras que las partes más profundas de la corteza suelen experimentar un aumento de temperatura de unos 20°C por kilómetro, alcanzar los 900°C dentro de placas continentales estables sugiere la necesidad de reevaluar conocimientos previos sobre las estructuras de temperatura de la corteza terrestre.
El investigador también señaló que anteriormente en la historia de la Tierra, el calor producido por los elementos radiactivos en la corteza era aproximadamente el doble de lo que es hoy. Debido a que hay menos calor disponible, las expectativas actuales de producción estable de corteza son menores que en el pasado.
Comprender cómo las condiciones de temperaturas ultraaltas movilizan elementos en la corteza terrestre tiene implicaciones más amplias para la distribución y concentración de minerales cruciales, que han resultado difíciles de extraer o localizar. Si los científicos comprenden mejor cómo estas reacciones redistribuyen elementos valiosos, se podrían mejorar las técnicas para localizar nuevos depósitos minerales.
El estudio contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y marcó un importante paso adelante en nuestra comprensión de los procesos geológicos de la Tierra y sus implicaciones para la vida y la tecnología.
