Explicando los misterios de larga data sobre la formación y evolución de la Tierra

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Flujo de lava fundida

Los científicos han determinado que el antiguo manto de plumas de la Tierra (la parte profunda) tenía una concentración de agua que era un factor de 4 a 250 veces menor en comparación con la concentración de agua del manto superior. El contraste de viscosidad resultante podría haber evitado la mezcla dentro del manto, lo que ayudaría a explicar ciertos misterios de larga data sobre la formación y evolución de la Tierra.

Nuevo modelo muestra que el manto profundo de la Tierra estaba más seco desde el principio

El manto de la Tierra es la gruesa capa de roca de silicato entre la corteza terrestre y su núcleo fundido. Constituye alrededor del 84% del volumen de nuestro planeta. Aunque el manto es predominantemente sólido, en escalas de tiempo geológico se comporta como un fluido viscoso, tan difícil de agitar y mezclar como una olla de caramelo.

Sin embargo, siguiendo con las analogías de los dulces, tal vez piense más en las bolas de malta y no en los caramelos pegajosos. Un nuevo estudio sugiere que la parte profunda del manto antiguo más cercana al núcleo de la Tierra comenzó sustancialmente más seca que la parte del manto más cercana a la superficie del joven planeta. Esta investigación fue realizada por Rita Parai, profesora asistente de ciencias terrestres y planetarias en Artes y Ciencias en la Universidad de Washington en St. Louis.

Al analizar los datos de isótopos de gases nobles, Parai determinó que el antiguo manto de plumas (la parte profunda) tenía una concentración de agua que era un factor de 4 a 250 veces menor en comparación con la concentración de agua del manto superior.

en consecuencia, el contraste de viscosidad resultante podría haber evitado la mezcla dentro del manto. Esto ayudaría a explicar ciertos misterios de larga data sobre la formación y evolución de la Tierra. La investigación fue publicada la semana del 11 de julio en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

Airglow cubre el horizonte de la Tierra

El resplandor del aire cubre el horizonte de la Tierra durante una puesta de sol orbital en esta fotografía de la Estación Espacial Internacional mientras orbitaba a 262 millas sobre el Océano Pacífico al suroeste de California. Crédito: NASA

“Un contraste de viscosidad primordial puede explicar por qué los impactos gigantes que desencadenaron océanos de magma en todo el manto no homogeneizaron el planeta en crecimiento”, dijo Parai, miembro de la facultad del Centro McDonnell de Ciencias Espaciales de la universidad. “También podría explicar por qué el manto de la pluma ha experimentado menos procesamiento por fusión parcial a lo largo de la historia de la Tierra”.

La investigación de Parai desafía una suposición que alguna vez estuvo muy extendida en su campo: que el manto de la Tierra era uniforme desde el principio. Cuando el sistema solar se asentó en su diseño actual hace unos 4.500 millones de años, la Tierra se formó cuando la gravedad atrajo gas y polvo arremolinados para convertirse en el tercer planeta desde el sol. Los volátiles como el agua, el carbono, el nitrógeno y los gases nobles fueron enviados a la Tierra a medida que se formaba, pero el estudio de Parai sugiere que el material que se acumuló antes era un tipo de roca más seco que el que se acumuló más tarde.

Descubrió que los isótopos de helio, neón y xenón (Xe) del manto requieren que el manto de la pluma tenga concentraciones bajas de volátiles como Xe y agua al final de ese período de acreción, en comparación con el manto superior. El manto superior puede haberse beneficiado de una mayor contribución de masa de materiales ricos en volátiles similar a una clase de meteoritos llamados condritas carbonáceas.

Parai adopta un enfoque múltiple para descubrir la historia de vida de un planeta. Este estudio en PNAS presenta un modelo que ella desarrolló, pero Parai también realiza su propio trabajo experimental con muestras de rocas en su laboratorio de geoquímica de isótopos de alta temperatura en la Universidad de Washington. Ella estudia isótopos de gases nobles — especialmente los de Xe — en rocas volcánicas para comprender la evolución de la composición del manto terrestre y en rocas terrestres en la superficie de la Tierra para ver la evolución de la atmósfera.

“En mi laboratorio”, dijo Parai, “tomamos muestras de rocas naturales, en su mayoría rocas volcánicas modernas, pero también algunas rocas antiguas. y tratamos de entender diferentes cosas sobre la historia de la tierra. Específicamente, queremos saber cómo la Tierra obtuvo su atmósfera, sus océanos y otras características relacionadas con la habitabilidad”.

Referencia: “Un manto seco de pluma antigua de isótopos de gases nobles” por Rita Parai, 14 de julio de 2022, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2201815119

Financiamiento: DOE/Departamento de Energía de EE. UU.

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