Investigadores del Reino Unido y Francia descubren señales químicas de materiales oxidados que llegaron desde la superficie al interior profundo de la Tierra mucho antes de que el oxígeno se acumulara en la atmósfera.
Redacción: Redacción Noticias de la Tierra
Editor: Karem Díaz S.
Unos diminutos minerales conservados en rocas de hasta 3.400 millones de años han revelado que la superficie terrestre y el manto intercambiaban materiales oxidados mucho antes de lo que se había podido demostrar. El descubrimiento fue realizado por investigadores de la Universidad de Portsmouth, en el Reino Unido, y del Centro Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF), situado en Grenoble, Francia, mediante técnicas avanzadas de análisis geoquímico.
Los resultados, publicados el 14 de octubre de 2026 en la revista científica Nature Geoscience, aportan nuevas evidencias sobre el funcionamiento de los procesos que conectaban las rocas superficiales con el interior del planeta durante el eón Arcaico, una etapa fundamental de la historia geológica terrestre.
El equipo, encabezado por Hugo Moreira, identificó señales de azufre oxidado en inclusiones minerales extraordinariamente antiguas. Su composición indica que materiales modificados químicamente cerca de la superficie pudieron ser transportados hacia regiones profundas de la Tierra y alterar las condiciones químicas de las fuentes magmáticas.
La investigación cuestiona la imagen de un manto primitivo completamente aislado de los procesos superficiales. También sugiere que ciertos mecanismos de reciclaje geológico ya funcionaban cuando la atmósfera y los océanos contenían cantidades de oxígeno muy inferiores a las actuales.
Las rocas sanukitoides conservan información del planeta primitivo
Para reconstruir esta historia, los investigadores estudiaron unas rocas ígneas conocidas como sanukitoides, presentes en sectores antiguos de la corteza continental.
Estas rocas se originan a partir de magmas relacionados con fuentes del manto terrestre y presentan características químicas que permiten investigar los materiales que participaron en su formación.
Los sanukitoides aparecen en el registro geológico desde hace aproximadamente 3.500 millones de años. Su antigüedad los convierte en materiales especialmente valiosos para comprender las condiciones que existían durante las primeras etapas de evolución de la Tierra.
El interés científico no reside únicamente en la edad de las rocas, sino en los minerales microscópicos que contienen.
Dentro de algunos sanukitoides se encuentran cristales de circón, un mineral particularmente resistente a los procesos geológicos. Estos cristales pueden conservar pequeñas inclusiones de otros minerales, incluso cuando las rocas originales han experimentado transformaciones posteriores.
Los investigadores centraron su atención en inclusiones de apatito atrapadas dentro de los circones. El apatito puede incorporar pequeñas cantidades de azufre y preservar información sobre las condiciones químicas existentes cuando se formó.
Esta capacidad de conservación permite utilizar las inclusiones como archivos de procesos geológicos que ocurrieron miles de millones de años atrás.
El estudio se relaciona con una cuestión fundamental de la geología: por qué sobreviven tan pocas rocas de las primeras etapas de la Tierra. La actividad tectónica, el metamorfismo y la erosión han transformado o destruido buena parte de esos registros antiguos.
Un sincrotrón permitió analizar azufre atrapado en cristales diminutos
Uno de los mayores desafíos de la investigación consistía en determinar el estado de oxidación del azufre presente en inclusiones de apatito de dimensiones micrométricas.
El azufre puede encontrarse en diferentes estados químicos dependiendo de las condiciones en las que se forma o transforma un mineral.
Identificar esas diferencias permite reconstruir el carácter oxidante o reductor del ambiente geológico y obtener información sobre los procesos que afectaron al magma original.
Para realizar las mediciones, el equipo utilizó la línea experimental ID21 del Centro Europeo de Radiación Sincrotrón, una instalación científica capaz de producir haces de rayos X extremadamente intensos y concentrados.
La técnica empleada fue la espectroscopia de absorción de rayos X cerca del borde K del azufre, aplicada a escala microscópica.
Este procedimiento permite distinguir diferentes estados de oxidación del elemento dentro de pequeñas inclusiones minerales sin depender exclusivamente de la concentración total de azufre.
La elevada sensibilidad del instrumento resultó esencial porque las inclusiones contienen cantidades muy reducidas del elemento y se encuentran encerradas en cristales de tamaño diminuto.
Marine Cotte, científica responsable de la línea ID21, explicó que este tipo de investigación requiere combinar un haz de rayos X muy pequeño, una gran sensibilidad analítica y suficiente velocidad para examinar numerosas inclusiones.
La metodología permitió comparar muestras de diferentes edades y construir un registro de la evolución química de las fuentes magmáticas a lo largo de miles de millones de años.
El manto ya mostraba señales de oxidación hace 3.400 millones de años
El resultado más importante apareció en las muestras más antiguas del conjunto estudiado.
Los investigadores encontraron que los sanukitoides de aproximadamente 3.400 millones de años registraban una fuente del manto más oxidada que el manto superior de referencia correspondiente a aquella época.
Esta diferencia constituye una señal de que determinados componentes químicos procedentes de la superficie pudieron incorporarse al interior terrestre en una etapa extraordinariamente temprana.
El equipo también identificó una evolución progresiva de las condiciones de oxidación registradas por las rocas.
Según los resultados, las fuentes magmáticas alcanzaron valores comparables a los existentes bajo las zonas de subducción modernas hace aproximadamente 2.100 millones de años.
La comparación no significa que los procesos tectónicos del Arcaico fueran necesariamente idénticos a los actuales. Indica que las condiciones químicas de algunas fuentes del manto evolucionaron hacia estados semejantes a los observados en determinados ambientes tectónicos modernos.
El hallazgo proporciona una nueva perspectiva sobre los procesos que conectan las placas tectónicas con el manto, especialmente aquellos que permiten transportar materiales superficiales hacia el interior del planeta.
La oxidación comenzó antes de la gran acumulación de oxígeno atmosférico
Uno de los aspectos más sorprendentes del descubrimiento es su relación con la historia del oxígeno terrestre.
Durante buena parte del Arcaico, la atmósfera y los océanos contenían cantidades muy pequeñas de oxígeno libre en comparación con las condiciones actuales.
La acumulación permanente y significativa de oxígeno atmosférico comenzó mucho después, durante un episodio conocido como Gran Evento de Oxidación, situado aproximadamente entre hace 2.300 y 2.200 millones de años.
Sin embargo, las señales identificadas en las rocas estudiadas son considerablemente anteriores.
Los investigadores proponen que pequeñas cantidades de oxígeno u otros agentes oxidantes ya reaccionaban con minerales y rocas expuestos en la superficie terrestre antes de ese gran cambio atmosférico.
Estas reacciones habrían producido compuestos oxidados de azufre que posteriormente fueron incorporados a materiales transportados hacia el manto.
El mecanismo permitiría explicar por qué algunas fuentes magmáticas antiguas muestran una señal de oxidación que no encaja con la idea de un interior terrestre químicamente desconectado de la superficie.
Es importante distinguir esta interpretación de una demostración directa de abundante oxígeno atmosférico hace 3.400 millones de años. El estudio no establece que la atmósfera primitiva tuviera concentraciones semejantes a las modernas.
Lo que demuestra es que existían señales geoquímicas compatibles con procesos de oxidación superficial y reciclaje de materiales hacia el interior en una etapa mucho más antigua.
El reciclaje de materiales pudo comenzar antes de lo previsto
En la Tierra actual, la tectónica de placas facilita el intercambio continuo de materiales entre la superficie y el manto.
En las zonas de subducción, una placa litosférica desciende bajo otra y transporta hacia el interior rocas, sedimentos, agua y diferentes elementos químicos.
Parte de estos componentes puede modificar la composición del manto y participar posteriormente en la generación de magmas que alimentan determinados sistemas volcánicos.
La investigación de Moreira y sus colaboradores indica que un intercambio capaz de transportar señales químicas superficiales hacia fuentes profundas ya existía durante el Arcaico.
Este resultado contribuye al debate sobre cuándo comenzaron los mecanismos de reciclaje geológico y cómo evolucionaron hasta producir la tectónica de placas que conocemos.
La interpretación debe mantenerse dentro de sus límites: identificar materiales superficiales reciclados no determina por sí solo la fecha exacta de aparición de la tectónica moderna.
De hecho, las investigaciones sobre la formación de los primeros continentes y el papel de las plumas del manto muestran que los científicos continúan investigando qué mecanismos geodinámicos dominaron durante las etapas más antiguas del planeta.
Los nuevos resultados añaden una evidencia química independiente a esa discusión, al mostrar que el interior terrestre ya recibía señales de procesos ocurridos en la superficie.
El azufre ayuda a reconstruir la evolución química de la Tierra
La importancia del azufre en esta investigación está relacionada con su capacidad para registrar condiciones químicas diferentes.
Cuando el azufre cambia de estado de oxidación, su comportamiento en minerales, fluidos y magmas también puede modificarse.
Por esta razón, sus características químicas permiten estudiar la evolución de los ambientes geológicos y los intercambios entre diferentes reservorios terrestres.
Los autores utilizaron las inclusiones de apatito para estimar una propiedad conocida como fugacidad de oxígeno, que expresa la tendencia de un sistema geoquímico a presentar condiciones oxidantes o reductoras.
Esta variable resulta fundamental para comprender cómo se comportan los elementos durante la formación de magmas y la evolución de las rocas.
El registro obtenido sugiere que las fuentes magmáticas estudiadas experimentaron una evolución oxidativa relacionada con materiales que previamente habían interactuado con la superficie.
El resultado vincula procesos que normalmente se investigan por separado: la alteración química de las rocas expuestas, el transporte de materiales hacia el interior y la evolución de los magmas.
También muestra el valor de estudiar minerales microscópicos dentro de rocas muy antiguas, porque pueden conservar señales que ya no son reconocibles en la composición general del material.
Una nueva vía para investigar el origen de la tectónica terrestre
Los investigadores consideran que todavía es necesario mejorar la resolución temporal del registro obtenido.
Una de las preguntas pendientes consiste en determinar si la conexión química entre superficie y manto se intensificó gradualmente durante miles de millones de años o si experimentó cambios relativamente rápidos en determinadas etapas.
Para resolverlo será necesario analizar nuevas muestras y ampliar la distribución de edades representadas.
Hugo Moreira también plantea aplicar la metodología a circones detríticos, cristales que pueden sobrevivir después de que las rocas originales hayan sido erosionadas y cuyos fragmentos quedan incorporados a depósitos sedimentarios posteriores.
Estos minerales podrían proporcionar información de períodos de la historia terrestre para los que prácticamente no se conservan rocas completas.
La posibilidad de recuperar señales químicas antiguas mediante técnicas de rayos X de alta resolución amplía las herramientas disponibles para estudiar los primeros miles de millones de años del planeta.
El descubrimiento no resuelve definitivamente cuándo comenzó la tectónica de placas ni cómo se originaron todos los mecanismos de reciclaje del manto. Sin embargo, establece una evidencia importante: hace al menos 3.400 millones de años, determinados materiales de la superficie ya dejaban señales de oxidación en fuentes profundas de las que posteriormente se formaron rocas magmáticas.
Esta conexión temprana entre el exterior y el interior terrestre ayuda a reconstruir cómo evolucionaron los procesos geológicos que, durante miles de millones de años, han participado en la transformación de la corteza, la atmósfera y los océanos.
Fuentes referenciales:
Nature Geoscience — Progressive oxidative weathering raised sub-arc mantle fugacity on the Archaean Earth
Centro Europeo de Radiación Sincrotrón — Earth’s early mantle exchange revealed
