Hay mucho sobre la corteza antigua de la Tierra que los científicos no entienden, principalmente porque la mayor parte de la corteza original del planeta simplemente ya no se puede estudiar directamente porque se ha hundido en el interior del planeta debido a la acción de la tectónica de placas o porque se ha transformado por la actividad geológica en la superficie de la Tierra para hacer nuevas rocas más jóvenes.
"Encontrar remanentes de esta antigua corteza ha resultado difícil, pero un nuevo enfoque ofrece la capacidad de detectar la presencia de una corteza verdaderamente antigua que ha sido refundida en 'simplemente' rocas viejas", dice Carlson. El enfoque utilizado en este estudio examinó las variaciones en la abundancia de un isótopo del elemento neodimio, que se crea por la desintegración radiactiva de un elemento diferente, el samario.
Los isótopos son versiones de un elemento que tienen el mismo número de protones, pero diferentes números de neutrones, haciendo que cada isótopo tenga una masa diferente. El isótopo del samario con una masa de 146 es inestable y se desintegra hacia el isótopo del neodimio con una masa de masa 142. Lo hace emitiendo lo que se llama una partícula alfa --compuesta de dos neutrones y dos protones-- de su núcleo.
Samario-146 es un isótopo radioactivo que tiene una vida media de sólo 103 millones de años, lo que en términos geológicos es un tiempo realmente muy corto. Aunque el samario-146 estaba presente cuando se formó la Tierra, se extinguió muy temprano en la historia de la Tierra. Sabemos de su existencia a partir del estudio de rocas muy antiguas, especialmente meteoritos y muestras de Marte y la Luna.
Las variaciones en la abundancia relativa de neodimio-142 en comparación con otros isótopos de neodimio que no se originaron en samario en descomposición reflejan procesos químicos que cambiaron la proporción de samario a neodimio en la roca mientras que el samario-146 todavía estaba presente, básicamente antes de aproximadamente hace 4.000 millones de años.
ANÁLISIS DE ROCAS DE HACE 2.700 MILLONES DE AÑOS
Carlson y O'Neil estudiaron rocas graníticas de 2.700 millones de años que constituyen una buena parte de la costa oriental de la Bahía de Hudson. La abundancia de neodimio 142 en estos granitos indica que se derivaron de la refundición de rocas mucho más viejas --rocas que tenían más de 4.200 millones de años-- y que estas antiguas rocas eran compositivamente similares a la abundante roca rica en magnesio conocida como basalto, que compone toda la corteza oceánica actual, así como grandes volcanes como Hawai e Islandia.
En épocas más recientes en la historia de la Tierra, la corteza oceánica basáltica sobrevive en la superficie de la Tierra por menos de 200 millones de años antes de que se hunda de nuevo en el interior de la Tierra debido a la acción de la tectónica de placas.
Sin embargo, los resultados presentados en este trabajo sugieren que la corteza basáltica, que puede haberse creado poco tiempo después de la formación de la Tierra, sobrevivió en la superficie de la Tierra por lo menos 1.500 millones de años antes de que se refundiera en rocas que forman una buena parte de la zona más septentrional Craton Superior, una formación geológica que se extiende aproximadamente desde la bahía de Hudson en Quebec al lago Huron en Ontario.
"Si este resultado implica que la tectónica de placas no estaba en funcionamiento durante la primera parte de la historia de la Tierra, ahora se puede investigar utilizando nuestra herramienta de estudio de la variación de neodimio-142 para seguir el papel de la corteza verdaderamente antigua en la construcción de más jóvenes, pero todavía antiguas, secciones de la corteza continental de la Tierra", explica Carlson. Sus hallazgos tienen así implicaciones importantes sobre la corteza más temprana de la Tierra y los procesos que iniciaron la formación de la corteza continental de la Tierra.