Un objeto de diez kilómetros de diámetro choca contra una Tierra joven y la roca no simplemente se rompe. Se vaporiza. Una onda de choque se desgarra hacia afuera, se descompone en calor, y ese calor se hunde hacia el manto, donde permanece, no durante segundos o años, sino durante decenas de millones de años, manteniendo la corteza superior suave como cera tibia. Multiplica eso por cientos de impactos. Luego pregunte por qué nuestro planeta tiene rocas antiguas.
Resulta que durante la mayor parte de los primeros 500 millones de años de la historia de la Tierra, la respuesta es que apenas lo hace. Los geólogos llaman a este tramo el Hadeano, en honor a Hades, y el registro rocoso del mismo está casi completamente desaparecido.
Esa ausencia ha molestado a los investigadores durante décadas. Las rocas félsicas más antiguas, el material rico en sílice que forma los núcleos de los continentes, datan de hace unos 4.030 millones de años. Un puñado de rocas basálticas se remontan quizás a 4.200 millones de años. Más allá de eso, esencialmente no hay nada, salvo unos cuantos pequeños y resistentes cristales de circón, algunos de ellos de hasta 4.400 millones de años, el más famoso de ellos erosionado en Jack Hills, en Australia Occidental. ¿Por qué el planeta no lleva un diario de su propia infancia?
Un nuevo estudio en Science ofrece una respuesta que, curiosamente, ha estado en el cielo todo el tiempo. La maltrecha cara de la Luna registra la frecuencia con la que el Sistema Solar interior fue golpeado y con qué fuerza. Vuelva a escalar ese bombardeo a la Tierra, introdúzcalo en un modelo del balance de calor del planeta, y la corteza primitiva nunca tuvo ninguna posibilidad.
El trabajo, dirigido por Tim Johnson de la Universidad Curtin y Craig O’Neill de la Universidad Tecnológica de Queensland, con colegas de la Universidad Macquarie, reformula los grandes impactos no como heridas que cicatrizan y curan, sino como una fuente de calor por derecho propio, una fuente que durante la mayor parte del Hadeano inundó todo lo demás. “Existe la tentación de pensar en los grandes impactos como acontecimientos de corta duración que marcan la superficie de un planeta y luego pasan”, dice Johnson. “Pero el Sistema Solar primitivo estuvo lleno de colisiones, y la Luna preserva esa historia a plena vista. Esos impactos transportaron enormes cantidades de energía, y esa energía tenía que ir a alguna parte”.
A donde fue, en su mayor parte, fue hacia abajo.
El calor que no se iba
La mayoría de los modelos de la Tierra primitiva sólo se preocupan por el calor interno: el calor sobrante de la formación del planeta, la lenta combustión de la desintegración radiactiva, el calor que se escapa de un núcleo en formación. Los impactos quedan excluidos, en parte porque los cráteres mismos desaparecieron hace mucho tiempo, borrados por la erosión y la agitación tectónica. El equipo de Johnson y O’Neill hizo la contabilidad que normalmente se omite. Integrado a lo largo de todo el eón, el calor emitido por los impactos fue al menos diez veces mayor que el calor que el planeta producía por sí solo, y permaneció así hasta hace unos cuatro mil millones de años. No se trata de una corrección menor. Ése es el término dominante en la ecuación, ignorado durante años porque la evidencia se había reducido a polvo.
La consecuencia, una vez que se hacen los números, es una corteza que simplemente no puede comportarse como la nuestra. Las simulaciones del equipo, basadas en un código geodinámico que resuelve cómo se convecta el manto y dónde se funde, predicen una corteza de menos de cinco kilómetros de espesor y parcialmente fundida a sólo dos o tres kilómetros de profundidad. “En la Tierra primitiva, gran parte de esa energía se habría transferido al manto terrestre, la capa gruesa inmediatamente debajo de la corteza, en forma de calor”, dice O’Neill. “Eso habría provocado que el manto debajo y alrededor del lugar del impacto se elevara y se derritiera, produciendo grandes volúmenes de magma”.
Una corteza tan blanda no puede romperse en placas rígidas y volver a sumergirse en el manto, que es todo el mecanismo mediante el cual la Tierra moderna se recicla. “Nuestros resultados sugieren que la corteza primitiva era delgada e inestable durante gran parte del Hadeano, no un mundo con placas fuertes que se comportaran de la manera familiar moderna”, dice O’Neill. Lo que sea que estuviera haciendo el Hadeano, no era tectónica de placas tal como la conocemos.
Una receta lenta para los continentes
Pero aquí está el giro. El mismo calor brutal que destruyó la corteza inicial también fue, muy lentamente, construyendo los ingredientes para todo lo que vino después. Cuando la corteza máfica permanece parcialmente fundida, el material denso rico en hierro y magnesio se hunde y la masa fundida que se eleva es más rica en sílice, más parecida a la roca andesítica y granítica de la que eventualmente se forman los continentes. Cada ciclo de fusión, hundimiento y refundición empujó la composición promedio un poco más hacia lo félsico. La mayor parte de esa protocorteza fue devorada nuevamente por el manto, que es exactamente la razón por la que sobrevive tan poca. Pero la química que dejó fue la semilla.
“El calor adicional de los impactos habría mantenido débil y parcialmente fundida gran parte de la corteza primitiva, dificultando la supervivencia de las rocas”, dice Johnson. “Al mismo tiempo, esas condiciones habrían ayudado a producir más corteza rica en sílice, que luego se convirtió en la base de los continentes”. Es un tipo de violencia extrañamente paciente y un recordatorio de que la línea entre la catástrofe y la creación puede ser más delgada de lo que nos gustaría.
Naturalmente, hay salvedades. El registro de cráteres ha desaparecido, por lo que el flujo de impacto proviene de la Luna y de modelos estadísticos en lugar de evidencia directa de la Tierra, y las temperaturas del manto habrían variado enormemente de un lugar a otro, dejando espacio para alguna que otra porción de corteza más gruesa y estable aquí y allá. El equipo es sincero en que sus cifras son estimaciones conservadoras, lo que en todo caso significa que el verdadero Hadeano puede haber sido aún más caliente.
Lo que hace que el argumento aterrice es el momento. Hace aproximadamente 3.900 millones de años, el registro lunar muestra que el bombardeo disminuyó y el calentamiento por impacto se desvaneció hasta una línea menor en el presupuesto. La corteza finalmente podría enfriarse, solidificarse y espesarse más allá de los 30 kilómetros. Y entonces, casi exactamente, es cuando las primeras rocas continentales duraderas empiezan a aparecer en el registro. “Se desprende de la Luna que, hace unos 3.900 millones de años, el efecto global del calentamiento por impacto se vuelve mucho menos importante, lo que también ocurre en el momento en que la Tierra comienza a preservar la corteza continental”, dice Johnson. “Parece poco probable que sea una coincidencia”.
Si tienen razón, entonces los continentes en los que vivimos no se vieron frenados por algo de lo que carecía la Tierra, sino que estaban esperando algo que el cielo finalmente dejó de hacer. La siguiente prueba es si la misma lógica se aplica a Marte o a los mundos rocosos que ahora aparecen alrededor de otras estrellas, planetas que aún pueden estar viviendo a través de su propio Hadeano oculto, continentes pendientes y asteroides que aún no han terminado.
DOI / Fuente: https://doi.org/10.1126/science.aeb5402
Preguntas frecuentes
¿Por qué el impacto del calentamiento es mucho más importante de lo que los científicos solían pensar?
Los modelos anteriores de la Tierra primitiva contaban principalmente el calor interno, procedente de la desintegración radiactiva y la formación del planeta, y trataban los impactos de asteroides como breves eventos en la superficie. Este estudio integró la energía de grandes impactos repetidos en todo el Hadeano y descubrió que era al menos diez veces el calor interno, lo que lo convertía en el factor principal que impulsaba el comportamiento de la corteza primitiva. Los cráteres que lo habrían demostrado fueron borrados hace mucho tiempo, razón por la cual la contribución fue subestimada durante tanto tiempo.
¿Cómo podrían los mismos impactos que destruyeron la corteza terrestre ayudar también a construir continentes?
Cuando la corteza máfica se mantiene parcialmente fundida, el material denso rico en hierro y magnesio se hunde y el derretimiento ascendente se vuelve más rico en sílice, acercándose al tipo de roca de la que están hechos los continentes. Los ciclos repetidos de fusión y reciclaje cambiaron gradualmente la composición promedio de la corteza en esa dirección. La mayor parte de la protocorteza se recicló nuevamente en el manto, pero la química rica en sílice que produjo se convirtió en la materia prima para los continentes posteriores.
¿Es cierto que casi no queda roca de los primeros 500 millones de años de la Tierra?
En gran medida, sí. Las rocas félsicas más antiguas tienen alrededor de 4.030 millones de años, con algunas rocas máficas que quizás alcanzan los 4.200 millones de años, y más allá de eso, el registro se limita principalmente a raros cristales de circón de hasta aproximadamente 4.400 millones de años, como los de Jack Hills en Australia Occidental. Una corteza delgada y parcialmente fundida habría sido reciclada en el manto, lo que ayuda a explicar por qué tan poca perdura.
¿Qué permitió finalmente que los continentes perduraran?
El registro de los cráteres lunares muestra que el intenso bombardeo disminuyó hace unos 3.900 millones de años, momento en el que el calentamiento por impacto pasó a ser sólo una parte menor del presupuesto de calor de la Tierra. Sin ese calor, la corteza podría enfriarse, endurecerse y espesarse más allá de los 30 kilómetros. Las primeras rocas continentales de larga vida aparecen casi exactamente en este momento, lo que, según los investigadores, es poco probable que sea una coincidencia.