¿Por qué la Tierra está tan oxigenada? Se descubre un nuevo enlace 'manto'

Óxido-9D/iStock

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Un equipo internacional de científicos descubrió recientemente una conexión significativa entre la atmósfera primitiva de la Tierra y la química de su manto profundo.

Lo lograron investigando magmas antiguos formados en zonas de subducción durante el Gran Evento de Oxidación (GOE), que ocurrió hace entre 2.100 y 2.400 millones de años.

Los hallazgos, publicados en Nature el 31 de agosto, ofrecen información esencial sobre la evolución geológica de la Tierra y revelan cómo las profundidades de la Tierra y su manto están estrechamente relacionados con los cambios en la atmósfera.

La atmósfera de la Tierra, de la que dependemos para respirar, está compuesta por un 21 por ciento de oxígeno. Sin embargo, ¿alguna vez te has detenido a considerar dónde y cuándo se originó este elemento crucial? Bueno, ahí es donde entra en juego este estudio reciente.

“Con estos hallazgos, nuestra comprensión del antiguo 'aliento' de la Tierra ha dado un importante salto adelante. No sólo proporciona información crucial sobre la evolución geológica de la Tierra, sino que también arroja luz sobre cómo la Tierra profunda y su manto están íntimamente conectados con los cambios atmosféricos", dijo el autor principal, el Dr. Hugo Moreira de la Universidad de Montpellier, en un comunicado de prensa.

"Nos proporciona una mejor comprensión de la relación entre los reservorios externos e internos de la Tierra".

Además, enfatizó que los hallazgos plantean preguntas intrigantes sobre el papel del oxígeno en la configuración de la historia de la Tierra y la creación de condiciones propicias para la vida tal como la conocemos.

Uno de sus hallazgos clave gira en torno al papel de la tectónica de placas, el proceso mediante el cual la capa exterior de la Tierra se desplaza y reforma su superficie.

Si bien se ha aprendido mucho sobre los efectos de los cambios atmosféricos, la comprensión de cómo estos cambios impactaron el manto de la Tierra sigue siendo relativamente inexplorada.

La investigación tuvo como objetivo cerrar esta brecha investigando la intrincada relación entre el interior profundo de la Tierra y la atmósfera en evolución.

La investigación implicó analizar magmas antiguos que cristalizaron antes y después del GOE. Los experimentos del equipo revelaron un cambio de magmas con propiedades reducidas a aquellos con niveles de oxidación más altos.

Hugo Moreira / Naturaleza Geociencias

Esta transformación, dicen, fue impulsada por la profunda subducción de sedimentos oxidados, restos de montañas que sufrieron erosión y meteorización.

Estos sedimentos se reciclaron en el manto de la Tierra mediante procesos de subducción, creando efectivamente una vía para que los elementos atmosféricos interactúen con el manto.

Las implicaciones de este descubrimiento se extienden a nuestra comprensión de la evolución geológica de la Tierra. Incluso pequeñas fluctuaciones en los niveles de oxígeno durante el GOE podrían haber provocado un aumento en la oxidación de tipos específicos de magma.

Este cambio probablemente contribuyó a cambios en la composición de la corteza continental de la Tierra y jugó un papel en la formación de valiosos depósitos minerales.

El equipo de investigación empleó técnicas avanzadas, incluido el análisis utilizando la línea de luz ID21 en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón en Francia.

Examinaron los estados de azufre dentro de minerales atrapados en cristales de circón de dos mil millones de años de antigüedad del Cinturón Mineiro de Brasil. Estos cristales antiguos actuaron como cápsulas del tiempo, preservando pistas sobre el pasado lejano de la Tierra.

El equipo notó una transición clara: los minerales formados antes del GOE mostraron un estado de azufre reducido, mientras que los creados después exhibieron un estado más oxidado.

Las implicaciones del estudio no se limitan únicamente a la comprensión científica. Abre nuevas vías de investigación, arrojando luz sobre la compleja relación entre los procesos geológicos y los cambios atmosféricos.

El profesor Craig Storey, coautor del estudio, de la Universidad de Portsmouth, destacó la importancia del estudio y afirmó que ofrece "una comprensión más profunda del pasado antiguo de la Tierra y su profunda conexión con el desarrollo de nuestra atmósfera".

A medida que continuamos explorando las profundidades de la historia geológica de la Tierra, es evidente que hay mucho más por descubrir debajo de la superficie. El Dr. Moreira resumió acertadamente este sentimiento y destacó que los hallazgos del estudio subrayan la búsqueda en curso para desentrañar los misterios del pasado de nuestro planeta.

El estudio completo se publicó en Nature el 31 de agosto y se puede encontrar aquí.

Resumen del estudio:

El intercambio químico entre la atmósfera, la corteza y el manto depende del reciclaje de sedimentos mediante subducción. Sin embargo, aún no está claro cómo los sedimentos modificados atmosféricamente pueden afectar la fugacidad del oxígeno del manto a lo largo del tiempo. El Gran Evento de Oxidación, uno de los cambios atmosféricos más importantes de la Tierra, ofrece una oportunidad para investigar cambios en el magmatismo relacionados con las interacciones superficie-manto. Aquí utilizamos espectroscopia de estructura cercana al borde de microabsorción de rayos X de borde K de azufre para medir las abundancias relativas de los estados S6+, S4+ y S2− en inclusiones de apatita alojadas en circones ígneos de 2,4 a 2,1 mil millones de años del Cinturón Mineiro. , Brasil. Los magmas anfitriones registran el derretimiento intracortal de la corteza juvenil y la participación de sedimentos reciclados en la cuña del manto subarca. Las inclusiones de apatita inalteradas revelan un cambio de magmas reducidos a magmas más oxidados desde antes hasta después del Gran Evento de Oxidación durante el Proterozoico temprano. Sostenemos que este cambio es un resultado directo de la subducción profunda de sedimentos oxidados y, por lo tanto, evidencia de interacción manto-atmósfera a lo largo del Gran Evento de Oxidación. Esto sugiere que el inicio del reciclaje de sedimentos en el Arcaico proporcionó acceso atmosférico al manto, y los primeros "olores" de oxígeno pueden haber contribuido ya a un aumento localizado del magmatismo calco-alcalino y los depósitos minerales relacionados en la Tierra.