Cómo los asteroides bombardearon la Tierra y construyeron los continentes
Las colisiones de asteroides no siempre son malas.
La Tierra, de 4.500 millones de años, es el único planeta que conocemos que contiene continentes. Los investigadores han pensado durante mucho tiempo que la formación de los continentes estaba relacionada con un período de intensos impactos de asteroides, pero carecían de pruebas definitivas.
Una nueva investigación presenta evidencia significativa para demostrar que los restos continentales más antiguos se formaron después de impactos masivos de asteroides. El avance agrega puntos a una teoría de larga data y tiene implicaciones sobre cómo se puede desarrollar la vida en otros planetas.
Hace unos cuatro mil millones de años, la superficie de la Tierra estaba cubierta casi en su totalidad por agua. Hoy en día, es el único planeta que conocemos que contiene continentes, las masas de tierra que la vida terrestre llama hogar. Entonces, ¿cómo se transformó la Tierra de un océano global a un planeta donde la mayoría de la biomasa vive en tierra firme?
La mayoría de los investigadores piensan que la formación de continentes está relacionada con un bombardeo masivo de asteroides, algunos de ellos de cientos de kilómetros de diámetro, que asolaron todo el sistema solar hace entre 4.100 y 3.800 millones de años. Acuñado como el Bombardeo Pesado Tardío, este proceso habría visto grandes cantidades de cuerpos celestes absolutamente colosales chocar con planetas como Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Los científicos están de acuerdo en gran medida en que el Bombardeo Pesado Tardío ocurrió, pero la prueba definitiva sigue siendo difícil de alcanzar.
Una corteza de granito flotante
Con base en las densidades de cráteres en la luna y otros cuerpos del sistema solar, los investigadores postulan que estos impactos comenzaron a disminuir hace entre 3.900 millones y 3.500 millones de años. No formaron continentes en la Luna. Pero la Tierra, mucho más grande en tamaño y más fuerte en influencia gravitacional, también estaba cubierta de agua, un detalle crucial. Cuando el basalto oscuro del manto terrestre se derrite e interactúa con el agua, el proceso crea una corteza continental granítica que puede flotar. Los científicos están de acuerdo en que estos grandes impactos deberían haber proporcionado un mecanismo para fracturar la corteza terrestre y derretir el manto.
Junto con este consenso, los investigadores apuntan a una curiosa coincidencia: nuestra corteza continental conservada más antigua tiene entre 3.900 y 3.500 millones de años, coincidiendo con el final del Bombardeo Pesado Tardío.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Curtin finalmente han proporcionado la primera evidencia para respaldar el consenso científico. Su trabajo indica que la relación entre el Bombardeo Pesado Tardío y la edad de la corteza terrestre es más causal que coincidente. El equipo publicó sus hallazgos el mes pasado en la revista Nature.
El fragmento continental más antiguo y prístino de la Tierra, o cratón, es el Pilbara Craton en Australia Occidental. Al igual que otros cratones, Pilbara está hecho de roca basáltica cristalina antigua. Entre estos cristales se encuentra el circón, un mineral con un punto de fusión muy alto de 800 °C que los geólogos utilizan para medir cómo interactúan las rocas y el agua.
Dándole oxígeno a la teoría
Tim Johnson, investigador de la Escuela de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Curtin, dirigió el esfuerzo para estudiar la composición de los isótopos de oxígeno en estos cristales. Este es un método confiable para determinar la edad de los cristales y los procesos metamórficos relacionados con su formación. Específicamente, los investigadores observan las cantidades relativas de oxígeno-18 y oxígeno-16, que difieren en su número de neutrones. La mayor parte del oxígeno en el manto está hecho de oxígeno-18. Si la proporción de oxígeno-18 y oxígeno-16 en el magma derivado del manto difiere de los valores típicos, se considera una evidencia sólida de contaminación de la corteza. En otras palabras, los investigadores pueden rastrear cuándo comenzaron a formarse rocas ígneas como la corteza granítica, que es más rica en oxígeno-16.
En este caso, los isótopos de oxígeno permitieron a los investigadores separar las tres etapas principales en las que se formó y evolucionó el cratón de Pilbara. Primero, muchos cristales de circón se formaron de una manera que los científicos asocian con un derretimiento parcial de la corteza terrestre. Los investigadores creen que este derretimiento estaba relacionado con el Bombardeo Pesado Tardío, que habría causado que la corteza se calentara tremendamente tras el impacto. En segundo lugar, se estabilizó la base de la corteza, o el núcleo de la corteza. En tercer lugar, experimentó un período de fusión y se convirtió en gruesos cratones, creando así los cimientos del supercontinente Pangea.
Los investigadores ahora tienen evidencia sustancial de que los cratones se formaron porque los asteroides que golpearon la superficie de la Tierra eran lo suficientemente grandes como para generar el calor necesario para derretir la corteza. Estos impactos gigantes agregaron las enormes cantidades de energía necesarias para que se produjeran procesos metamórficos, como el derretimiento del manto de basalto, y crearan una masa estable que tuviera la posibilidad de sobrevivir a largo plazo. Pero cuando los impactos gigantes continuaron, muchos de los restos continentales que comenzaban a formarse se reciclaron nuevamente en el manto. Más tarde, cuando disminuyó el flujo de grandes impactos, se permitió que se desarrollaran nuevos remanentes sin interrupción, convirtiéndose en los continentes.
El equipo planea continuar examinando rocas antiguas en áreas como Pilbara Craton para descubrir si estos hallazgos se reflejan en todo el planeta. Si las conclusiones del equipo son correctas, hay otros 34 cratones conocidos que deberían mostrar evidencia de patrones de formación similares en sus isótopos de oxígeno. Los continentes de la Tierra son cruciales para sustentar todo lo que hacemos. Comprender cómo se forman permite a los investigadores hacer inferencias informadas sobre cómo pueden evolucionar y cambiar con el tiempo, información bastante importante para nosotros y, de hecho, para todas las criaturas terrestres.
Además, en los continentes y la corteza es donde encontramos metales importantes como el litio, el estaño y el níquel, elementos que, como dijo Johnson en un comunicado, “son esenciales para las tecnologías verdes emergentes necesarias para cumplir con nuestra obligación de mitigar el cambio climático”.
La destrucción engendra la creación continental
Las implicaciones de la investigación del cratón de Pilbara también hacen que muchos piensen que tal vez las colisiones con cuerpos astrales gigantes se han ganado una reputación injusta de destruir la vida. Tales eventos aún tienen que recuperarse del desastre de relaciones públicas del impacto de Chicxulub, que acabó con los dinosaurios.
Resulta que las colisiones colosales a gran escala también podrían ser una afirmación de la vida. Piénselo: sabemos de un solo planeta que tiene continentes, y también sabemos de un solo planeta que tiene vida.
Los autores enfatizan esta idea al final de su artículo, escribiendo que “los eventos de impacto [con agua] pueden ser un requisito previo para producir ambientes habitables en el sistema solar y más allá. “
Referencias
- Johnson, T.E., Kirkland, C.L., Lu, Y. et al. Giant impacts and the origin and evolution of continents. Nature 608, 330–335 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04956-y
