La tectónica de placas da la imagen de un planeta en una constante renovación. Por un lado los procesos de subducción comienzan el reciclaje de la corteza en una parte, mientras que por otras, como volcanes y dorsales, crean nuevos terrenos.

A pesar de que estos procesos ocurren en periodos de tiempo relativamente largos, hay partes de la corteza terrestre que han sobrevivido relativamente sin muchos cambios durante miles de millones de años: Son los cratones.

Aunque se conocen desde hace bastante tiempo, por hacernos una idea el término de cratón fue propuesto en 1921, nadie hasta ahora había conseguido dar una explicación de porque estos han conseguido aguantar sobre la superficie terrestre durante tanto tiempo.

Un nuevo estudio realizado sobre el cratón de Kaapvaal, en Suráfrica, parece demostrar que la resistencia al reciclaje de los cratones podría estar en el agua: Las profundas raíces de los cratones están protegidas por una capa de minerales excepcionalmente secos, que aumentarían aún más el contraste de viscosidad entre el manto y las raíces del cratón, y que junto a la escasa conductividad térmica de la litosfera y la “flotabilidad” de la corteza harían de los cratones unas zonas realmente difíciles de reciclar.

Hace tres años, un grupo de científicos norteamericanos presentó en un artículo en la Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) la teoría de que hace unos 13000 años, en el comienzo del Dryas reciente, un meteorito o cometa de unos cuatro kilómetros impactó sobre la capa de hielo que cubría Norteamérica, provocando la extinción de los Mamuts, los perezosos gigantes y otros grandes animales.

El  impacto debería de haber dejado algunas huellas en el registro sedimentario de la época. Los análisis del iridio, muy relacionado con el impacto de meteoritos, dieron negativo.

Otra prueba, la de las esferulas magnéticas (que se forman normalmente por la acumulación de partículas creadas en el impacto y que adquieren formas redondeadas aerodinámicamente) no parecen estar concentradas anómalamente tampoco en los sedimentos de 12900 años.

Otro marcador geoquímico es la aparición de diamantes hexagonales o lonsdaleita, un tipo de diamante que solo se forma a presiones y temperaturas muy altas y que de momento no habría aparecido en los sedimentos de la época.

Por último, como evidencia geoquímica, el impacto hubiese generado una oleada de incendios a lo largo de todo el continente y tampoco aparecen los restos ricos en carbón de los fuegos provocados por el impacto.

Todas estas evidencias en contra parecen, al menos de momento, descartar la hipótesis del impacto como la que finalmente provocó la extinción de 35 géneros de mamíferos.

Nili Fossae. Créditos: NASA/JPL/JHUAPL/University of Arizona/Brown University

Sin embargo, se conocía que había una fracción de carbonatos (cuyo mineral dominante era la Magnesita (MgCO3)) en el polvo marciano, pero este puede formarse bajo las actuales condiciones atmosféricas.

Y también se sabía que en meteoritos provenientes de Marte, como los SMC, poseen evidencia de la existencia de carbonatos, aunque normalmente en una fracción menor del 1% del volumen total de estos.

¿A que se debería esta ausencia de carbonatos desarrollados sobre una mayor extensión?. Pues por ejemplo, si el agua que discurriese por Marte tuviese un Ph demasiado bajo, la precipitación de carbonatos hubiese sido difícil. Otra teoría sugiere que la atmósfera de Marte, al principio, carecía del CO2 suficiente para formar depósitos de carbonatos lo suficientemente extensos (y, por lo tanto, detectable desde las sondas en órbita).

Pero el análisis de los datos que la la Spirit tomó en un afloramiento en el año 2005 reveló una alta concentración de carbonatos, concordante con unas condiciones de formación de un ambiente acuoso con un Ph cercano a la neutralidad.

Afloramiento Comanche. NASA/JPL-Caltech/Cornell University

El afloramiento, llamado Comanche, incluye carbonatos férricos y magnésicos que suponen una cuarta parte del volumen total de Comanche. Y esta concentración de carbonatos es diez veces mayor a la medida en ninguna roca de Marte hasta la fecha.

La Spirit y el Opportunity ya habían revelado la existencia de otros minerales que se forman en condiciones acuosas, pero la existencia de estos indica que el Ph del medio era lo suficientemente bajo para que no se formasen carbonatos.

El análisis de estos datos ha llevado tanto tiempo principalmente debido a que el instrumento encargado de hacer las medidas, el Miniature TES (Espectrometro de Emisión térmica en miniatura) sufrió una contaminación de polvo en su espejo en el año 2005, y se tuvo que calibrar de nuevo para poder extraer los datos.

Textura Esferulitica

Las esferulitas son pequeños cuerpos esféricos que normalmente aparecen en rocas ígneas ricas en vidrio, sobretodo en riolitas ricas en sílice, aunque también aparecen en obsidianas. A menudo cuentan con una estructura radial provocada por el intercrecimiento de cristales de cuarzo y ortoclasa. Se piensa que estas formas ocurren cuando ocurre un crecimiento mineral muy rápido tras la nucleación.

Ocasionalmente las esferulitas pueden medir hasta varios centímetros, y en casos excepcionales, hasta varios metros, y entonces pasan a llamarse megaesferulitas. Ejemplos de estas los tenemos en Silver Cliff, en Colorado, EEUU, en Riolitas, y en la Sierra de Ameca, Mexico.

Esferulita

La primera pregunta surge de la idea de que hace unos 4500 millones de años, la Tierra era una masa de roca fundida y hierro gracias al continuo impacto de planetoides, provocando la separación del hierro de la parte rocosa de la Tierra. Así que, ¿Porqué hay concentraciones detectables e incluso explotables de metales como el platino y el rodio en la corteza hoy?.

Recreando estas condiciones en el laboratorio, midieron la concentración de metal que queda en la roca tras el enfriamiento, siendo esta cero.

Los resultados del estudio muestran, por lo tanto, que los metales no podrían haber ascendido mediante ningún proceso interno conocido, y que, por lo tanto, tendrían que haber sido añadidos posteriormente, posiblemente por el bombardeo de cometas y asteroides.

El estudio completo se ha publicado en Nature Geoscience hoy, 18 de Octubre de 2009.

Usando isótopos del azufre para determinar el contenido de oxigeno en rocas del Supergrupo Transvaal de Suráfrica, con una edad de 2300 millones de años, encontraron la evidencia de un incremento súbito del oxigeno atmosférico que coincidió ampliamente con la evidencia física de sedimentos glaciales, así como la evidencia geoquímica de un nuevo orden mundial para el ciclo del carbono.

Hace 2500 millones de años, antes de que la atmosfera terrestre contuviese una cantidad de oxigeno apreciable, las bacterias fotosintéticas aportaban el oxigeno que primero oxigenó la superficie del océano, y después la atmosfera.  El oxigeno recién formado reaccionó con el hierro presente en los océanos, creando óxidos de hierro que al depositarse dieron lugar a unos sedimentos llamados formaciones de hierro bandeado, unas capas de roca marrón-rojiza depositadas en cuencas oceánicas en todo el mundo. Una vez consumido todo el hierro, el oxigeno comenzó a salir del océano y a formar parte de la atmosfera.

El estudio sugiere que el oxigeno reaccionó con el metano, un potente gas de efecto invernadero, para formar dióxido de carbono, que es 62 veces menos efectivo en calentar la superficie del planeta y tras lo cual las temperaturas debieron caer rápidamente, provocando la era glacial.

Esta glaciación, conocida como la Glaciación Huroniana ocurrió en un periodo comprendido entre los 2400 y 2100 millones de años.

Aunque a lo largo de la historia geológica encontramos otros momentos en los que aparecen lavas basadas en el carbono, y que reciben el nombre de carbonatitas, el Ol Doinyo Lengai, que se encuentra en el Rift Africano al Norte de Tanzania es el único lugar en el que fluyen en la actualidad. Esta lava es muy inusual, ya que apenas contiene silicio y más del 50% de la composición son minerales carbonatados. Las lavas normales contienen grandes cantidades de Silicio, que incrementa el punto de fusión de estas a más de 900º, mientras que las carbonatadas fluyen como líquido a aproximadamente 540ºC.

La composición química e isotópica de los gases revela que el CO₂ sale directamente del manto superior que hay justo debajo del Rift. Los gases del manto han permitido inferir la cantidad de carbono que hay en el manto superior (alrededor de 300 partes por millón)  que permite formar las carbonatitas y que a su vez es la misma concentración medida en las dorsales oceánicas.

El grupo de científicos que han realizado el estudio proceden de la Universidad de Nuevo Mexico, del Centre de Recherches Petrographiques et Geochimiques en Nancy (Francia) y de la Scripps Institution of Oceanography de la Universidad de California. El artículo será publicado mañana día 7 de Mayo en la revista Nature.