Un viaje geoquímico desde el centro de la Tierra


Los investigadores de Yale tienen una nueva teoría para explicar parte de la geoquímica de los «puntos calientes»: columnas de magma de las profundidades de la Tierra que brotan en la superficie.


por Jim Shelton, Universidad de Yale


Hawái e Islandia son puntos de acceso turístico, y resulta que también son populares entre los viajeros geoquímicos.

Un nuevo estudio de Yale sugiere que a lo largo de la historia de la Tierra, los procesos naturales impulsaron señales geoquímicas medibles desde el interior profundo del núcleo metálico de la Tierra, a través de su gruesa capa intermedia y hasta la superficie, emergiendo en lo que se conoce como «puntos calientes» de magma .

La nueva teoría podría responder preguntas de larga data sobre la naturaleza de estos puntos críticos, que ayudan a crear algunos de los lugares más hermosos de la Tierra.

Los puntos calientes, que son penachos de magma que provienen de las profundidades de la Tierra y hacen erupción en la superficie, han ayudado a formar grandes islas volcánicas como Hawai e Islandia.

«Los puntos calientes de magma albergan algunas de las geoquímicas más singulares que se encuentran en la superficie de la Tierra», dijo Amy Ferrick, autora principal de un nuevo estudio en la revista Proceedings of the National Academy of Science . Es estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Yale y miembro del laboratorio de Jun Korenaga, profesor de ciencias planetarias y de la Tierra en la Facultad de Artes y Ciencias de Yale.

«No se entiende completamente de dónde provienen los puntos calientes y qué hace que los puntos calientes de magma sean tan únicos, pero estudiar su geoquímica puede darnos pistas», dijo Ferrick.

Una de esas pistas involucra isótopos de tungsteno y helio que se encuentran en magmas cristalizados en estos puntos críticos. Los isótopos son dos o más tipos de un átomo con el mismo número atómico pero diferente número de neutrones.

En los puntos calientes de magma, las proporciones de los isótopos de tungsteno y helio son inconsistentes con sus proporciones dentro de la capa intermedia rocosa de la Tierra, conocida como manto. Más bien, las proporciones son consistentes con los isótopos que se encuentran mucho más profundos, en el núcleo metálico rico en tungsteno del planeta.

Tradicionalmente, la comunidad científica ha explicado estas proporciones de isótopos , especialmente la proporción de isótopos de helio, al sugerir que algunas rocas de la capa media de la Tierra simplemente nunca habían estado expuestas a la superficie, donde el helio y otros gases escapan a la atmósfera.

Pero hay un problema con esa noción, señalaron Ferrick y Korenaga: los procesos de convección del manto de la Tierra son tan vigorosos, y lo fueron particularmente durante los primeros años de la Tierra, cuando estaba más caliente y parcialmente fundido, que es muy poco probable que el helio pueda quedar atrapado en los depósitos. originario del manto.

Para el nuevo estudio, Ferrick y Korenaga desarrollaron un modelo de computadora que muestra cómo los isótopos de tungsteno y helio podrían hacer el viaje desde el centro de la Tierra. Ellos postulan que la difusión isotópica, el movimiento de átomos dentro de un material basado en la temperatura y el tamaño de las partículas que se mueven, puede crear una especie de autopista de puntos críticos.

«Inicialmente pensé que la difusión podría ser demasiado lenta para ser efectiva, por lo que me sorprendió cuando Amy mostró que este proceso era más que suficiente para explicar las composiciones anómalas de tungsteno y helio de los basaltos de las islas oceánicas», dijo Korenaga.

La investigación tiene implicaciones de gran alcance para comprender las condiciones de la Tierra primitiva, como la extensión de los océanos de magma. También puede ayudar a los científicos a comprender la evolución de áreas en el interior de la Tierra que han estado ocultas a la vista durante miles de millones de años.

Más información: Ferrick, Amy L., La interacción entre el núcleo y el manto a largo plazo explica las heterogeneidades de los isótopos W-He, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI: 10.1073/pnas.2215903120



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