La antigua Tierra era un mundo totalmente acuático

océanos de la antigua Tierra

Los océanos del planeta contenían casi el doble de agua

A lo largo del tiempo el nivel del mar ha subido y bajado con las temperaturas, pero siempre se supuso que era constante el agua superficial total de la Tierra. Ahora, aumenta la evidencia de que hace unos 3 mil millones a 4 mil millones de años, los océanos del planeta contenían casi el doble de agua, suficiente para sumergir los continentes de hoy por encima del pico del Monte Everest. La inundación podría haber preparado el motor de la tectónica de placas y dificultar el inicio de la vida en la tierra.

Se cree que las rocas del actual manto, la gruesa capa de roca debajo de la corteza, secuestran en sus estructuras minerales el valor de agua de un océano o más. Pero al principio de la historia de la Tierra, el manto, calentado por la radiactividad, era cuatro veces más caliente. Un reciente trabajo con prensas hidráulicas ha demostrado que muchos minerales no podrían contener tanto hidrógeno y oxígeno a las temperaturas y presiones del manto.

"Eso sugiere que el agua debe haber estado en otro lugar", dice Junjie Dong, un estudiante de posgrado en física mineral en la Universidad de Harvard que dirigió un modelo, basado en esos experimentos de laboratorio, que se publicó ayer en AGU Advances. "Y el depósito más probable es la superficie".

El artículo tiene un sentido intuitivo, dice Michael Walter, un petrólogo experimental de la Carnegie Institution for Science. "Es una idea simple que podría tener importantes implicaciones".

Dos minerales que se encuentran en las profundidades del manto almacenan en la actualidad gran parte de su agua: wadsleyita y ringwoodita, variantes de alta presión del mineral volcánico olivino. Las rocas ricas en esos minerales constituyen el 7% de la masa del planeta, y aunque hoy solo el 2% de su peso es agua, "un poco suma mucho", dice Steven Jacobsen, mineralogista experimental de la Universidad Northwestern.

Jacobsen y otros han creado estos minerales del manto exprimiendo polvos de roca a decenas de miles de atmósferas y calentándolos a 1.600°C o más. El equipo de Dong juntó los experimentos para mostrar que la wadsleyita y la ringwoodita retienen una fracción menos de agua a temperaturas más altas. Además, el equipo predice que, a medida que el manto se enfriara, estos minerales mismos se volverían más abundantes, lo que aumentaría su capacidad para absorber agua a medida que la Tierra envejeciera.

Los experimentos no son los únicos que sugieren un planeta ligado al agua. "También hay evidencia geológica bastante clara", dice Benjamin Johnson, geoquímico de la Universidad Estatal de Iowa. Las concentraciones de titanio en cristales de circón de 4 mil millones de años de Australia Occidental sugieren que se formaron bajo el agua. Y algunas de las rocas más antiguas conocidas en la Tierra, formaciones de 3.000 millones de años en Australia y Groenlandia, son basaltos almohadillados, rocas bulbosas que solo se forman cuando el magma se enfría bajo el agua.

Tierra acuática

El trabajo de Johnson y Boswell Wing, geobiólogo de la Universidad de Colorado, Boulder, ofrece más evidencia. Las muestras de un trozo de corteza oceánica de 3.240 millones de años que quedó en el continente de Australia eran mucho más ricas en un isótopo de oxígeno pesado que los océanos actuales. Debido a que el agua pierde este oxígeno pesado cuando la lluvia reacciona con la corteza continental para formar arcillas, su abundancia en el antiguo océano sugiere que los continentes apenas habían emergido en ese punto, concluyeron Johnson y Wing en un estudio de Nature Geoscience de 2020.

El hallazgo no significa necesariamente que los océanos fueran más grandes, señala Johnson, pero "es más fácil tener continentes sumergidos si los océanos son más grandes".

Aunque el océano más grande habría dificultado que los continentes sacaran el cuello, podría explicar por qué parecen haber estado en movimiento al principio de la historia de la Tierra, dice Rebecca Fischer, petróloga experimental en Harvard y coautora del estudio en AGU Advances. Los océanos más grandes podrían haber ayudado a iniciar la tectónica de placas a medida que el agua penetraba en las fracturas y debilitaba la corteza, creando zonas de subducción donde una placa de corteza se deslizaba debajo de otra. Y una vez que una placa subductora comenzara a sumergirse, el manto secador, inherentemente más fuerte, habría ayudado a doblar la placa, asegurando que su caída continuara, dice Jun Korenaga, geofísico de la Universidad de Yale. "Si no puedes doblar placas, no puedes tener tectónica de placas".

La evidencia de océanos más grandes desafía los escenarios de cómo comenzó la vida en la Tierra, dice Thomas Carell, bioquímico de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich. Algunos investigadores creen que comenzó en el océano en respiraderos hidrotermales ricos en nutrientes, mientras que otros prefieren los estanques poco profundos en tierra firme, que se habrían evaporado con frecuencia, creando un baño concentrado de productos químicos.

Un océano más grande exacerba el mayor impacto contra el escenario submarino: que el océano mismo habría diluido cualquier biomolécula naciente hasta la insignificancia. Pero al ahogar la mayor parte de la tierra, también complica el escenario del estanque poco profundo. Carell, un defensor de los estanques, dice que a la luz del nuevo documento, ahora está considerando un lugar de nacimiento diferente para la vida: bolsas acuosas y protegidas dentro de rocas oceánicas que rompieron la superficie en montes submarinos volcánicos. "Quizás teníamos pequeñas cuevas en las que sucedió todo", dice.

El antiguo mundo acuático también es un recordatorio de cuán condicional es la evolución de la Tierra. El planeta probablemente estaba reseco hasta que los asteroides ricos en agua lo bombardearon poco después de su nacimiento. Si los asteroides hubieran depositado el doble de agua o el manto actual tuviera menos apetito por el agua, los continentes, tan esenciales para la vida y el clima del planeta, nunca habrían emergido. "La Tierra es un sistema muy delicado", dice Dong. "Demasiada agua o muy poca y no funcionaría".

La investigación se publicó en AGU Advances: Constraining the Volume of Earth's Early Oceans With a Temperature‐Dependent Mantle Water Storage Capacity Model

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