1.2.3. El interior del planeta y la tectónica de placas

químico de las rocas, el olivino se redujo y el oxígeno comenzó a acumularse llegando al máximo de hace 2.400 Ma. (3) La tectónica de placas engrosó la corteza continental. Hace 3.000 Ma tenía 20 km de profundidad y aumentó a 40 km hace 1.000 Ma. Hoy disminuyó a 30 km. Como el material era más denso que el actual, la subducción llevaba las placas al fondo del manto (2.800 km). Se formó un “cementerio” de losas sobre el núcleo de la Tierra. El enfriamiento permitió que la tectónica se mantuviera en movimiento. La primera corteza continental era más parecida a los planetas vecinos (Marte, Mercurio, Venus e incluso la Luna). El cambio a una corteza más liviana (de máfica a félsica) ocurrió cuando se agregó granito. Para formar granito (pobre en magnesio) se requería agua en la base de la corteza. El aporte de agua se produjo por la subducción de placas junto al agua de los océanos. El aporte de granito fue en forma paulatina. Hace 3.000 Ma se tenía 11 % del peso en óxido de magnesio, pero hace 2.500 Ma había caído a 4%. La corteza actual tiene 2-3%. (4) Antes del reemplazo los continentes se reciclaban hundiéndose. Luego se fragmentaron y conservaron durante las colisiones. El reemplazo de rocas en la corteza permitió que los continentes pudieran elevarse por encima de la corteza oceánica. Este cambio parece ser previo y haber contribuido al gran evento de oxigenación y al origen de la vida basada en el oxígeno (2.400 Ma).

La subducción. En 1964 un terremoto de 9,2 grados sacudió Alaska. Desniveló el terreno hasta 12 m de altura y fue un importante aporte a la teoría de tectónica de placas. Este evento descartó que el terremoto se debía a una falla superficial en la corteza continental y se interpretó como una zona de subducción entre placas. Algunos sugieren que la tectónica de placas es un ingrediente necesario de la vida, porque ayuda a regular el sistema climático mediante el reciclaje de carbono en el manto. Dicen que sin tectónica de placas no habría vida. /// La subducción es responsable de la acumulación de minerales, y junto con la alta presión y temperatura producen el movimiento y acumulación de elementos químicos. En las minas se encuentran los restos de subducciones y la composición mineral es una huella dactilar sobre la presión y temperatura del momento. El estudio de los minerales en minas de oro en África con 2.200 Ma permitió analizar el estado de oxidación del hierro (Fe2+/Fe3+). La proporción de hierro indica que la temperatura del manto era mayor a la actual y que la tectónica ya estaba ocurriendo. También muestra que la Tierra tuvo una “pausa geológica” hace 2.300-2.200 Ma. Hay pruebas que el magma y los volcanes disminuyeron, junto con la sedimentación. Se pausó el movimiento de las placas tectónicas. Coincidió con un pico de oxígeno atmosférico y el primer evento de glaciación global. Parece que el manto de la Tierra estaba mucho más caliente, los volcanes enfriaron al manto y los procesos geológicos se ralentizaron. Este período “latente” duró unos 100 Ma y pudo coincidir con el inicio de una tectónica de placas moderna. A la salida de este período (2.200-2.000 Ma) se vio un rebrote de la actividad volcánica y un cambio definitivo e irreversible en la composición de la corteza continental.

123. La Tectónica de Placas tiene un origen incierto en el período 3.500-3.000 Ma. Fue necesaria para el cambio químico en las rocas continentales (3.000-2.300 Ma) y la formación de una atmósfera rica en oxígeno. El oxígeno fue el aporte de las cianobacterias fotosintetizadoras.

Los supercontinentes. La acumulación de continentes en un solo bloque influencia la circulación del material en el manto de la Tierra, lo que impacta en el campo magnético. Los ciclos de supercontinentes se inician con Columbia (desde 2.000 Ma a 1.500 Ma). Luego, Rodinia se formó de fragmentos de Columbia hace 1.100 Ma y se fragmentó hace 800 Ma. Pannotia reunió fragmentos de Rodinia hace 600 Ma, hasta que Pangea reunió a todos los fragmentos en un solo supercontinente hace 300 Ma. En paralelo, se observan construcciones de cordilleras, extinciones masivas y surgimientos de especies, variaciones del nivel del mar, cambios en la química del océano y el clima. /// Un estudio sostiene que la tectónica de placas moderna comenzó hace 800 Ma. Indica que debería definirse por la existencia de subducción, cuando una placa tectónica se desliza debajo de otra. El ángulo de subducción es clave porque lleva agua y CO2 hacia el manto caliente. El agua y CO2 se acumulan, aumenta la presión y se libera al explotar a través de la litosfera en una tubería de magma. Estas explosiones (kimberlitas) pueden contener diamantes y se forman solo dentro de los antiguos continentes. La mayoría de las kimberlitas tienen menos de 1.000 Ma, lo que sugiere que la moderna tectónica de placas es reciente. Para otros, la tectónica no solo abarca la subducción profunda, sino también la subducción superficial y otros estilos de reciclaje de superficie (tectónica de tapa estancada). Al principio, con el planeta más caliente y la litosfera más delgada, las placas no eran tan densas como para hundirse, ni tan fuertes como para mantenerse juntas.

El vulcanismo. Los volcanes son el resultado de la convección en el manto y la subducción. Hoy día, en el planeta hay 1.500 volcanes activos, definidos como los que tienen al menos una erupción en 10.000 años. Se pueden clasificar en dos tipos: los efusivos que producen flujos de lava y gas, y los explosivos que producen cenizas y gas. La diferencia es controlada por la viscosidad del magma: cuanto más viscoso, más difícil es conseguir gas y más probable es una explosión. La viscosidad depende de

la concentración de sílice. /// Por ejemplo, la erupción de la isla Krakatoa (Indonesia) envió un masivo penacho de cenizas a la estratosfera, volviendo los atardeceres de color rojo. Los gases emitidos enfriaron el planeta en más de 1 °C porque reflejaron la radiación solar y perturbaron el clima por años. En cambio, la erupción del Monte Pinatubo (Filipinas-1991) enfrió el planeta en 0,5°C. Para ponerlo en perspectiva, se estimó que las erupciones del Monte St. Helens (1980) y Pinatubo (1991) emitieron CO2 en una escala similar a la producción humana durante nueve horas. La erupción del Monte Tambora en 1815 produjo suficiente ceniza y aerosoles como para cancelar el verano en Europa y América del Norte. El vulcanismo inyecta dióxido de azufre en forma de partículas (aerosoles) en presencia de agua. Los aerosoles reflejan la luz solar y enfrían el planeta a corto plazo. Pero, el CO2 liberado por los volcanes puede calentar el planeta a largo plazo.

El frío volcánico. /// Un estudio de 300 erupciones volcánicas desde hace 2.500 años demostró el aporte al clima de las partículas de sulfato en la atmósfera superior. Se encontró que 15 de los 16 veranos más fríos (entre 500 y 1000 dC) ocurrieron luego de grandes erupciones volcánicas. Se usaron más de 20 núcleos de hielo (Groenlandia y Antártida), junto con eventos de rayos cósmicos y anillos de los árboles (dendrocronología). El enfriamiento de origen volcánico provocó pérdidas de cosechas y hambrunas y puede haber contribuido a pandemias y al deterioro social en las comunidades agrícolas. Los registros escritos lo describen como luz solar disminuida, decoloración del disco solar, la presencia de las coronas solares, y los cielos crepusculares rojos. El campo magnético. El campo geomagnético terrestre es producto de las corrientes de convección que tienen una aleación de hierro y níquel. Se encuentra por debajo del límite entre el núcleo y manto. Es muy variable en magnitudes espaciales y temporales. En el manto la roca es deformable debido al intenso calor y la alta presión. En el límite (2.900 km de profundidad) hay un intercambio de calor entre el núcleo caliente y el suelo oceánico frío que se hunde por la subducción. Las inversiones de polaridad del campo geomagnético son frecuentes y la última ocurrió hace 780.000 años. En el período 200-120 Ma las reversiones ocurrían con una frecuencia de 10 Ma, pero entre 120-80 Ma se detuvieron. Se supone que se reordenaron el manto y la corteza y que el cambio en la densidad en el manto movió los polos geográficos y magnéticos en 30°. La frecuencia de reversión dependió de la distribución de las placas tectónicas. El grado de asimetría de los continentes con respecto al ecuador varió al mismo ritmo que la tasa de inversión magnética. Cuanto más alejado se encuentre el centro de gravedad de los continentes del ecuador, más rápida será la tasa de reversiones, hasta el máximo de 8 cada millón de años. La causa puede ser la subducción de la corteza oceánica hasta el núcleo, donde podría modificar el flujo de hierro, generando asimetría e inversión magnética. Una hipótesis sugiere que se necesitan 120-130 Ma para que las losas del antiguo suelo oceánico se hundan al manto. Los registros de subducción y de inversión magnética parecen estar correlacionados. Las losas caen desde la superficie hasta una profundidad en el manto donde pueden enfriar el núcleo. Esto causa que el hierro líquido en el núcleo externo fluya más rápido y produzca más reversiones del campo magnético.