La formación de una corteza continental estable requirió temperaturas superiores a 900 grados
Durante miles de millones de años, los continentes de la Tierra se han mantenido notablemente estables, sentando las bases de montañas, ecosistemas y civilizaciones. Pero el secreto de su estabilidad ha desconcertado a los científicos durante más de un siglo.
Ahora, un nuevo estudio realizado por investigadores de Penn State y la Universidad de Columbia proporciona la evidencia más clara hasta el momento de cómo los accidentes geográficos se volvieron y permanecieron tan estables, y el ingrediente clave es el calor.
En su artículo científico los investigadores demostraron que la formación de una corteza continental estable (la que dura miles de millones de años) requirió temperaturas superiores a 900 grados Celsius en la corteza continental inferior del planeta. Temperaturas tan elevadas, dijeron, eran esenciales para redistribuir elementos radiactivos como el uranio y el torio.
Los elementos generan calor a medida que se descomponen, por lo que al moverse desde el fondo hasta la parte superior de la corteza, llevaron consigo el calor y permitieron que la corteza profunda se enfriara y se fortaleciera.
Las implicaciones del descubrimiento van más allá de la geología, dijeron los investigadores, y abren caminos para aplicaciones modernas como la exploración de minerales críticos (que son esenciales para tecnologías modernas como teléfonos inteligentes, vehículos eléctricos y sistemas de energía renovable) y la búsqueda de planetas habitables.
Los procesos que estabilizaron la corteza terrestre también movilizaron elementos de tierras raras (litio, estaño y tungsteno), lo que proporciona nuevas pistas sobre dónde encontrarlos. Es probable que esos mismos procesos que promovieron la estabilidad de la corteza continental operen en otros planetas similares a la Tierra, dijeron los investigadores, ofreciendo a los científicos planetarios nuevas señales para buscar vida en otros mundos.
Imagen: Diferenciación de temperatura ultra alta (UHT) de la corteza continental. Los esquemas muestran los procesos involucrados en el refinamiento de la corteza continental inmadura en corteza estable y cratones. Crédito: Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01820-2
"Los continentes estables son un prerrequisito para la habitabilidad, pero para que alcancen esa estabilidad, tienen que enfriarse", dijo Andrew Smye, profesor asociado de geociencias en Penn State y autor principal del artículo. "Para enfriarse, tienen que mover todos estos elementos que producen calor —uranio, torio y potasio— hacia la superficie, porque si estos elementos permanecen en las profundidades, generan calor y derriten la corteza".
La corteza continental tal como la conocemos surgió en la Tierra hace unos 3.000 millones de años, afirmó. Antes de esta época, la corteza tenía una composición claramente diferente a la rica en silicio de la corteza moderna actual. Los científicos han considerado durante mucho tiempo que el derretimiento de la corteza preexistente es un ingrediente importante en la fórmula que produce las placas continentales estables que sustentan la vida. Sin embargo, antes de este estudio, no se reconocía que la corteza debe alcanzar temperaturas extremas para estabilizarse.
"Básicamente, encontramos una nueva fórmula para crear continentes: necesitan alcanzar temperaturas mucho más altas de lo que se creía, unos 200 grados más", dijo Smye.
Piensen en forjar acero, dijo.
"El metal se calienta hasta que se vuelve lo suficientemente blando como para que se pueda moldear mecánicamente mediante golpes de martillo", explicó Smye.
"Este proceso de deformación del metal bajo temperaturas extremas realinea la estructura del metal y elimina las impurezas, lo que fortalece el metal y culmina en la tenacidad del material que define al acero forjado. De la misma manera, las fuerzas tectónicas aplicadas durante la formación de las cordilleras forjan los continentes. Demostramos que esta forja de la corteza requiere un horno capaz de alcanzar temperaturas ultra altas".
Para llegar a sus conclusiones, el equipo tomó muestras de rocas de los Alpes en Europa y el suroeste de Estados Unidos, y examinó también datos publicados en la literatura científica. Analizaron datos químicos de rocas completas de cientos de muestras de rocas metasedimentarias y metaígneas (los tipos de rocas que componen gran parte de la corteza inferior) y luego categorizaron las muestras según sus temperaturas metamórficas máximas, cuando las rocas experimentan cambios físicos y químicos mientras permanecen mayoritariamente sólidas.
Imagen: Composición de la corteza continental. El gráfico muestra los valores de las concentraciones de elementos mayores y traza para las estimaciones de la corteza continental superior (rojo) e inferior (azul), normalizadas a la corteza continental en masa. La flecha gris sombreada resalta el enriquecimiento y el agotamiento de la corteza superior e inferior en Th y U, respectivamente. Crédito: Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01820-2
Los investigadores distinguieron entre condiciones de alta temperatura (HT) y temperatura ultra alta (UHT). Smye y su coautor, Peter Kelemen, profesor de ciencias de la Tierra y del medio ambiente en la Universidad de Columbia, notaron una sorprendente consistencia en las composiciones de las rocas que se habían derretido a temperaturas superiores a 900°C: tenían concentraciones significativamente más bajas de uranio y torio en comparación con las de las rocas que se habían derretido a temperaturas más bajas.
"Es raro ver una señal consistente en rocas de tantos lugares diferentes", dijo. "Es uno de esos momentos de revelación en los que piensas: 'La naturaleza está intentando decirnos algo'".
Explicó que la fusión en la mayoría de los tipos de roca ocurre cuando la temperatura supera los 650°C, o un poco más de seis veces la del agua hirviendo. Normalmente, cuanto más se profundiza en la corteza, la temperatura aumenta unos 20°C por cada kilómetro de profundidad. Dado que la base de la mayoría de las placas continentales estables tiene un espesor de entre 30 y 40 kilómetros, las temperaturas de 900°C no son típicas y obligaron a repensar la estructura de la temperatura.
Smye explicó que anteriormente en la historia de la Tierra, la cantidad de calor producida por los elementos radiactivos que formaban la corteza (uranio, torio y potasio) era aproximadamente el doble de lo que es hoy.
"Había más calor disponible en el sistema", dijo. "Hoy en día, no esperaríamos que se produjera tanta corteza estable porque hay menos calor disponible para forjarla".
Agregó que comprender cómo estas reacciones de temperatura ultra alta pueden movilizar elementos en la corteza terrestre tiene implicaciones más amplias para comprender la distribución y concentración de minerales críticos, un grupo de metales muy buscado que ha resultado difícil de extraer y localizar. Si los científicos pueden comprender las reacciones que redistribuyeron inicialmente los elementos valiosos, teóricamente podrían localizar mejor nuevos depósitos de estos materiales en la actualidad.
"Si se desestabilizan los minerales que albergan el uranio, el torio y el potasio, también se liberan muchos elementos de tierras raras", dijo.
Los hallazgos se han publicado hoy en la revista Nature Geoscience: Ultra-hot origins of stable continents
