La historia de la Tierra está escrita en las grandes placas tectónicas. El movimiento de estas placas dio forma a las masas continentales, formó los océanos y creó los diversos climas y hábitats que sentaron las bases para la evolución y la diversidad de la vida. Pero este gran drama comienza con un profundo misterio: ¿cuándo comenzaron a desplazarse las placas continentales y oceánicas? ¿Comenzó a moverse la litosfera poco después de la formación de la Tierra hace 4500 millones de años o solo en los últimos mil millones de años?
Por Kermit Pattison, Universidad de Harvard
Nuevas evidencias del movimiento de placas tectónicas antiguas.
Un nuevo estudio realizado por geocientíficos de Harvard revela la evidencia directa más antigua hasta la fecha del movimiento de placas tectónicas hace 3.500 millones de años. En un estudio publicado en Science , el equipo descubrió que los movimientos de placas —aunque no necesariamente del tipo moderno— moldearon la historia temprana de nuestro planeta.
«Se han sugerido muchísimas edades para la cronología», dijo el autor principal, Alec Brenner, Ph.D., quien realizó la investigación en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias (EPS) de la Escuela de Posgrado de Artes y Ciencias Kenneth C. Griffin de la Universidad de Harvard. «Con este estudio, podemos afirmar que hace tres mil quinientos millones de años, pudimos observar el movimiento de las placas tectónicas en la superficie de la Tierra».
Los nuevos hallazgos provienen de algunas de las rocas mejor conservadas del mundo, el cratón de Pilbara, en Australia Occidental, que contiene formaciones del Eón Arcaico, cuando la Tierra albergaba vida microbiana primitiva y estaba sometida a un intenso bombardeo de objetos astronómicos. La zona de Pilbara contiene evidencia de algunas de las formas de vida más antiguas conocidas: estromatolitos y rocas microbialitas depositadas por organismos unicelulares como las cianobacterias.
Trabajo de campo en uno de los terrenos más antiguos de la Tierra.
Un equipo liderado por Roger Fu, profesor de Ciencias de la Tierra y Planetarias en la Universidad de Harvard, lleva a cabo investigaciones en East Pilbara desde 2017. Fu se especializa en paleomagnetismo, una rama de la geofísica que estudia los cambios en los campos magnéticos de la Tierra para reconstruir la historia temprana del planeta. El año pasado, publicaron un artículo sobre el impacto de un antiguo meteorito en el mismo lugar.
Además de revelar las propiedades del campo magnético terrestre, el paleomagnetismo también puede utilizarse para rastrear el movimiento de las placas tectónicas. Mediante el análisis de las señales magnéticas de antiguos granos minerales, los investigadores pueden inferir la orientación y la latitud de las rocas en el momento de su formación, utilizando así las muestras antiguas como paleo-GPS.
«Casi todo lo que hace única a la Tierra tiene que ver, en algún nivel, con la tectónica de placas», dijo Fu. «En algún momento, la Tierra pasó de ser algo común, simplemente otro planeta del sistema solar con materiales similares, a algo muy especial. Existe una fuerte sospecha de que la tectónica de placas fue lo que impulsó a la Tierra a seguir este camino divergente».
Cómo el equipo capturó el magnetismo antiguo
En el nuevo estudio, los investigadores analizaron más de 900 muestras de rocas recolectadas en más de 100 sitios dispersos en un área llamada la Cúpula del Polo Norte.
Extrajeron muestras cilíndricas (núcleos) utilizando un taladro eléctrico con broca hueca y dientes de diamante, refrigerado mediante un pulverizador de jardín manual. Posteriormente, registraron con precisión la posición de la muestra con un instrumento insertado en el orificio que contenía una brújula y un goniómetro (un dispositivo para medir ángulos).
De vuelta en Harvard, los núcleos se cortaron en secciones como si fueran galletas, se alinearon en bandejas y se colocaron en un magnetómetro, un aparato capaz de medir señales magnéticas 100 000 veces más débiles que la aguja de una brújula. Las muestras se midieron repetidamente mientras se calentaban a temperaturas cada vez más altas, hasta alcanzar los 590 grados Celsius, hasta que los minerales de magnetita perdieron su magnetización. Este calentamiento gradual permite a los investigadores aislar las señales magnéticas de diferentes periodos de la historia de la roca. En total, el análisis duró aproximadamente dos años.
«Nos arriesgamos muchísimo», dijo Brenner, ahora investigador postdoctoral en Yale. «Desmagnetizar miles de núcleos lleva años. Y vaya si valió la pena. Estos resultados superaron con creces nuestras expectativas más optimistas».
Reconstrucción de la deriva de las placas en el tiempo profundo.
En los minerales ferromagnéticos, la orientación de los electrones actúa como una brújula que apunta hacia el polo magnético. Esta orientación también proporciona información sobre la posición de la roca en el globo terráqueo con respecto al polo magnético en el momento de su formación, lo que permite determinar su latitud.
Al analizar una serie de rocas que abarcan 30 millones de años, justo después de hace 3.500 millones de años, el equipo descubrió que parte de la formación de East Pilbara se desplazó en latitud de 53 a 77 grados —un cambio de decenas de centímetros anuales durante varios millones de años— y giró en el sentido de las agujas del reloj más de 90 grados. (Debido a que el polo magnético se invierte ocasionalmente, aún se desconoce si este movimiento ocurrió en el hemisferio norte o en el sur). En unos 10 millones de años, el movimiento se ralentizó y fue seguido por un período de escasa actividad.
Para comparar este movimiento con el de otros yacimientos del Arcaico, los investigadores examinaron un yacimiento contemporáneo en Sudáfrica, el Cinturón de Piedras Verdes de Barberton. Estudios paleomagnéticos previos demostraron que este último se ubicaba cerca del ecuador y permaneció prácticamente estacionario durante el mismo período. Al parecer, las dos regiones distantes presentaban patrones de deriva diferentes.
En el mundo moderno, las placas tectónicas de Norteamérica y Eurasia se están separando aproximadamente 2,5 centímetros (una pulgada) por año.
Qué significan los hallazgos para la Tierra primitiva
Sigue siendo una incógnita cuándo y cómo la Tierra adquirió su actual sistema de tectónica de placas, que los geofísicos denominan «tapa activa». Diversas teorías postulan que la Tierra primitiva tenía una «tapa estancada» (una única placa global continua), una «tapa lenta» (placas que se movían lentamente) o una «tapa episódica» (placas que se movían esporádicamente). El nuevo estudio descarta la teoría de la tapa estancada, pero no puede determinar cuál de los dos modelos de movimiento de placas fue el más probable; el equipo de Fu está realizando estudios adicionales para responder a esta pregunta.
«Estamos observando el movimiento de las placas tectónicas, lo que implica que existían límites entre ellas y que la litosfera no era una gran capa continua que abarcaba todo el planeta, como muchos han argumentado anteriormente», dijo Brenner. «En cambio, estaba segmentada en diferentes fragmentos que podían moverse entre sí».
Los primeros indicios de cambios de campo
El equipo también descubrió el caso más antiguo conocido de inversión geomagnética, un fenómeno en el que el campo magnético del planeta se invierte ocasionalmente. Tras una inversión, la aguja de una brújula apuntaría al sur en lugar de al norte.
Se cree que este fenómeno está regido por la «acción de dinamo», que implica la convección de hierro fundido en el núcleo terrestre y que produce corrientes eléctricas y campos magnéticos. La última inversión ocurrió hace unos 780.000 años.
Fu afirmó que las nuevas pruebas sugieren que hace 3.500 millones de años, las inversiones se producían con menos frecuencia que en la historia más reciente.
«No es concluyente por sí solo, pero sugiere que tal vez la dinamo funcionaba bajo un régimen ligeramente diferente al actual», dijo.
Detalles de la publicación
Alec R. Brenner, Detección paleomagnética de movimientos relativos de placas y una dinamo central que se invierte con poca frecuencia a 3.5 Ga, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adw9250 . www.science.org/doi/10.1126/science.adw9250
Claire Nichols, Rocas antiguas revelan los primeros movimientos de las placas, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aef5648 , www.science.org/doi/10.1126/science.aef5648
