El manto denominado "reserva" en el Ártico canadiense se formó hace unas decenas de millones de años después de que la Tierra se uniera por primera vez y se formara el núcleo, pero antes de que se formara la corteza terrestre que modificó la composición de la mayor parte del interior del planeta hace 4.500 millones de años.
"Esta fue una fase clave en la evolución de la Tierra, pues estableció la etapa para todo lo que vino después. El manto primitivo tal y como lo hemos identificado ha sido el primer origen de todos los magmas y de todos los tipos diferentes de rocas que vemos hoy en día sobre la Tierra", declara Richard Carlson, coautor del estudio e investigador en el Departamento de Magnetismo Terrestre de la Institución Carnegie (EE UU).
Los investigadores analizaron las rocas de la isla de Baffin (Canadá) recogidas por Don Francis, coautor e investigador en la Universidad de McGill (Canadá). Estas rocas suponen "la expresión más temprana del punto más caliente del manto que ahora alimenta las erupciones volcánicas en Islandia".
Un estudio anterior sobre los isótopos del helio en estas rocas mostró que poseían altas y anómalas proporciones de helio-3 -extremadamente raro en el interior de la Tierra- a helio-4 -que se ha repuesto constantemente dentro de la Tierra mediante la descomposición del uranio radioactivo y del torio-.
Según el estudio que se publica en Nature esta semana, la alta proporción de helio-3 sugiere que las lavas de la isla de Baffin proceden de una reserva en el manto que nunca antes ha desgasificado su helio-3 original, "lo que implica que no se ha visto sujeta a la amplia diferenciación química que ha experimentado la mayor parte del manto".
Una reserva de entre 4.550 y 4.450 millones de años
El análisis de los isótopos del plomo en las muestras de lava ha permitido fijar la edad de la reserva entre 4.550 y 4.450 millones de años. Para los científicos, esta edad es sólo "ligeramente" inferior a la de la propia Tierra. La temprana edad de la reserva del manto implica que ya existía antes de que el derretimiento del manto comenzara a crear los magmas que surgieron para formar la corteza terrestre y antes de que la tectónica de placas permitiera que esa corteza se volviera a mezclar con el manto.
Otros científicos asumían que antes de que la corteza continental se formara, la química del manto era muy parecida a la de los meteoritos llamados contritas. Sin embargo, la formación de los continentes alteró su química y la redujo en los elementos, llamados incompatibles, que se extraen con el magma cuando el derretimiento tiene lugar en el manto.
"Nuestros resultados cuestionan esta suposición y sugieren que antes de la extracción del continente, el manto ya contaba con una reducción de elementos en comparación con las condritas, quizás debido a un suceso de diferenciación terrestre incluso anterior, o quizás porque la Tierra se formó originalmente a partir de bloques de construcción que ya contaban con una escasez de esos elementos", asegura Carlson que se inclina hacia la idea del modelo de diferenciación temprana, que implica un océano de magma global en la nueva Tierra formada.
"En nuestro modelo, la corteza original que se formó mediante la solidificación del océano de magma era inestable en la superficie terrestre dado que era muy rica en hierro", explica el investigador. "Esta inestabilidad provocó que se hundiera hasta la base del manto, llevando consigo los elementos incompatibles, donde permanece aún hoy", añade.
"Esta fue una fase clave en la evolución de la Tierra, pues estableció la etapa para todo lo que vino después. El manto primitivo tal y como lo hemos identificado ha sido el primer origen de todos los magmas y de todos los tipos diferentes de rocas que vemos hoy en día sobre la Tierra", declara Richard Carlson, coautor del estudio e investigador en el Departamento de Magnetismo Terrestre de la Institución Carnegie (EE UU).
Los investigadores analizaron las rocas de la isla de Baffin (Canadá) recogidas por Don Francis, coautor e investigador en la Universidad de McGill (Canadá). Estas rocas suponen "la expresión más temprana del punto más caliente del manto que ahora alimenta las erupciones volcánicas en Islandia".
Un estudio anterior sobre los isótopos del helio en estas rocas mostró que poseían altas y anómalas proporciones de helio-3 -extremadamente raro en el interior de la Tierra- a helio-4 -que se ha repuesto constantemente dentro de la Tierra mediante la descomposición del uranio radioactivo y del torio-.
Según el estudio que se publica en Nature esta semana, la alta proporción de helio-3 sugiere que las lavas de la isla de Baffin proceden de una reserva en el manto que nunca antes ha desgasificado su helio-3 original, "lo que implica que no se ha visto sujeta a la amplia diferenciación química que ha experimentado la mayor parte del manto".
Una reserva de entre 4.550 y 4.450 millones de años
El análisis de los isótopos del plomo en las muestras de lava ha permitido fijar la edad de la reserva entre 4.550 y 4.450 millones de años. Para los científicos, esta edad es sólo "ligeramente" inferior a la de la propia Tierra. La temprana edad de la reserva del manto implica que ya existía antes de que el derretimiento del manto comenzara a crear los magmas que surgieron para formar la corteza terrestre y antes de que la tectónica de placas permitiera que esa corteza se volviera a mezclar con el manto.
Otros científicos asumían que antes de que la corteza continental se formara, la química del manto era muy parecida a la de los meteoritos llamados contritas. Sin embargo, la formación de los continentes alteró su química y la redujo en los elementos, llamados incompatibles, que se extraen con el magma cuando el derretimiento tiene lugar en el manto.
"Nuestros resultados cuestionan esta suposición y sugieren que antes de la extracción del continente, el manto ya contaba con una reducción de elementos en comparación con las condritas, quizás debido a un suceso de diferenciación terrestre incluso anterior, o quizás porque la Tierra se formó originalmente a partir de bloques de construcción que ya contaban con una escasez de esos elementos", asegura Carlson que se inclina hacia la idea del modelo de diferenciación temprana, que implica un océano de magma global en la nueva Tierra formada.
"En nuestro modelo, la corteza original que se formó mediante la solidificación del océano de magma era inestable en la superficie terrestre dado que era muy rica en hierro", explica el investigador. "Esta inestabilidad provocó que se hundiera hasta la base del manto, llevando consigo los elementos incompatibles, donde permanece aún hoy", añade.
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