Planeta Tierra

Cómo las estrellas y las plantas ayudaron a crear los continentes únicos de la Tierra

La semana pasada nos sumergimos en parte de la teoría de por qué la Tierra tiene continentes. Ningún otro planeta (que sepamos) tiene estos cuerpos gigantes de rocas más ligeras que se mueven alrededor de la superficie del planeta, interactuando en el camino. Apenas hemos arañado la superficie de por qué se formaron los continentes y qué les da su «sabor» distintivo, pero una nueva investigación sugiere algunas vías inesperadas para la evolución de los continentes.

Continentes de las estrellas

Un nuevo estudio publicado en Geology trató de llegar a lo que realmente ayudó a que los continentes comenzaran en primer lugar. En lugar de observar los procesos que ocurren dentro del planeta, observaron cómo la posición del sistema solar en la galaxia podría haber influido en los procesos geológicos de la Tierra. Lo que encontraron es que en realidad podría haber una conexión.

Chris Kirkland y sus colegas observaron el circón del pasado distante de la Tierra (hace más de 2.500 millones de años) para ver si había evidencia en las condiciones cambiantes de su formación. Usaron cambios en la composición isotópica del elemento hafnio en circón antiguo de América del Norte y Australia y encontraron que hay un ciclo de ~ 170-200 millones de años. Lo más sorprendente es que sugieren que este ciclo coincide con el paso del sistema solar por diferentes brazos de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

La galaxia de la Vía Láctea gira y nuestro sistema solar también orbita el núcleo de la galaxia, pero a diferentes velocidades. Esto significa que a veces el Sol se encuentra en áreas que están más densamente pobladas por estrellas y polvo/gases, los «brazos» de nuestra galaxia espiral. Cuando pasamos por estos suburbios estelares, existe una mayor probabilidad de que una estrella que pase cerca de nuestro sistema solar haga que llueva material sobre el sistema solar interior, como cometas y asteroides. Esto conduce a más impactos en la Tierra.

Diagrama que muestra la arquitectura de la Vía Láctea y la posición del Sol en ella. Crédito: Kirkland y otros (2022), Geología

¿Cómo hace esto los continentes? Los impactos son tan enérgicos que pueden derretir la corteza y hacer que el manto debajo de un impacto también se derrita. Las excursiones isotópicas que se encuentran en el circón australiano se correlacionan con otros marcadores de impactos como los lechos de esférulas (gotas formadas durante un gran impacto)… y el momento se correlaciona con el paso del sistema solar por los brazos de Perseo y Norma de la Vía Láctea.

Todos estos impactos y el consiguiente derretimiento de la corteza y el manto crearían áreas formadas por rocas más ligeras como el granito. Esa podría ser la «semilla» necesaria para hacer los continentes. El circón fabricado en estas rocas con alto contenido de sílice tiende a tener una composición diferente de isótopos de oxígeno. Kirkland y sus colegas encontraron que el circón de una era con lechos de esférulas (hace ~3.4-3.500 millones de años) también tenía la composición isotópica de oxígeno correcta para respaldar su teoría.

Esta es una idea fascinante, donde los procesos galácticos tienen una influencia en los procesos geológicos de la Tierra. Sin embargo, una pregunta que surge es por qué solo la Tierra desarrolló verdaderos continentes. No vemos lo mismo en Marte, Venus o Mercurio, lo que plantea la pregunta de qué impidió que hubiera continentes allí cuando probablemente también experimentaron un aumento en los impactos.

Las plantas dejan su huella

Avance rápido a «solo» hace unos 500 millones de años. La «rareza» de la Tierra ya había dado lugar a la vida, pero el Ordovícico Temprano fue una época dominada por la vida oceánica. Es posible que las primeras plantas se establecieran en lo que probablemente era una tierra seca muy árida en los continentes. Un nuevo estudio en Nature Geoscience encuentra evidencia de que el surgimiento de plantas terrestres puede haber cambiado directamente la composición de nuestros continentes.

Christopher Spence y sus colegas recurrieron nuevamente al circón para evaluar cómo las plantas podrían cambiar las rocas de nuestros continentes. Usando la composición isotópica de oxígeno y hafnio (¿les resulta familiar?), examinaron cómo la meteorización de la superficie pudo haber cambiado hace unos 430 millones de años, cuando las plantas terrestres comenzaron a proliferar verdaderamente.

Fósiles de plantas terrestres tempranas del Período Devónico (hace ~416-359 millones de años). Crédito: Wikipedia.

Lo primero es lo primero: las plantas son increíblemente importantes para dar forma a la superficie de la Tierra. En paisajes sin plantas (piense en un área que acaba de tener un incendio forestal), la tierra es mucho más susceptible a la erosión como los deslizamientos de tierra. Los sistemas de raíces de las plantas provocan mucha menos cohesión, por lo que la meteorización y la erosión pueden ser rápidas.

Además de esto, la interacción entre las raíces y las rocas es una en la que las plantas ayudan a formar suelos ricos en arcilla. Las plantas (y sus bacterias y hongos simbióticos) pueden descomponer los minerales en arcillas que también son mucho más difíciles de mover. Vemos esto en el registro geológico como un aumento en mudrocks (shale). Las raíces causarían más meteorización en las rocas y sedimentos (un área que llamamos la «zona crítica» donde se encuentran la geología y la biología). Esto significaría más material disponible para resistir y erosionar, especialmente en arcillas.

Las plantas pueden incluso haber cambiado los ríos en la Tierra. Las orillas de los ríos se volverían más estables con plantas, creando lo que probablemente fueron algunos de los primeros pantanos y marismas en la Tierra. A medida que los sedimentos se volvían más fangosos (y más ricos en arcilla), los ríos se volvían mucho más serpenteantes a medida que tallaban sus propios depósitos de inundaciones fangosas.

El largo y corto aquí: las plantas cambian fundamentalmente cómo se descomponen las rocas en y cerca de la superficie, así como la eficacia con la que se mueven y almacenan los sedimentos en la Tierra. Entonces, de un planeta de ríos arenosos y meteorización poco profunda, nos convertimos en uno de ríos fangosos alimentados por meteorización mejorada biológicamente.

Señales biológicas en magma

Spencer y sus colegas observaron cómo estos nuevos sedimentos en los continentes pueden haber cambiado la composición del circón que se forma en el magma formado en los continentes. Los cuerpos de roca fundida en la corteza «asimilarán» el material circundante, lo que significa que la corteza que contiene el magma se derretirá y se incorporará.

Lo que Spencer y sus colegas encontraron es que los isótopos de oxígeno, así como el par de isótopos de hafnio y lutecio, comienzan a correlacionarse en el magma formado después de la explosión de las plantas terrestres. Antes de las plantas, no había conexión entre el oxígeno y la composición de hafnio-lutecio del zircón porque ambos se encontraban en el manto de la Tierra cuando se formó el magma.

Sin embargo, una vez que ese magma tuvo que interactuar con los sedimentos mediados por plantas (que se han metamorfoseado en la corteza) formados después de hace 430 millones de años, estos isótopos comenzaron a cambiar en tándem. No hay razón para que esto suceda a menos que el magma interactúe con los sedimentos producidos por la abundante meteorización de rocas viejas, todo provocado por las plantas.

Río Wampool, un ejemplo de río serpenteante. Crédito: Simon Ledingham, Wikimedia Commons.

Ahora, esto es una simplificación, así que piénsalo de esta manera. Antes de las plantas terrestres, los continentes pueden haber impartido algún sabor isotópico al magma que se estaba formando. Sin embargo, después de las plantas terrestres, estos sabores comenzaron a cambiar en conjunto en lugar de estar más cerca de cambiar al azar. Para hacer eso, necesita sedimentos ricos en arcilla para interactuar constantemente con el magma… y para hacer eso necesita rocas de barro y ríos serpenteantes para atrapar esos sedimentos fangosos.

Entonces, la vida puede imprimir su firma en los cristales que se forman en el magma y podemos leer eso en el registro geológico. Este es otro ejemplo de la evolución geológica «extraña» de nuestro planeta, donde los continentes han estado recolectando evidencia de todo, desde impactos hasta plantas durante miles de millones de años.

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