Los primeros 1.500 millones de años de evolución de la Tierra están sujetos a una considerable incertidumbre debido a la falta de un registro de roca significativo antes de hace cuatro mil millones de años y un registro muy limitado hasta hace unos tres mil millones de años. Las rocas de esta edad suelen estar muy alteradashacer que las comparaciones con la roca moderna sean bastante difíciles. En una nueva investigación realizada en LSU, los científicos han encontrado evidencia que muestra que las komatiitas, rocas volcánicas de tres mil millones de años encontradas dentro del manto de la Tierra, tenían una composición diferente a las modernas. Su descubrimiento puede ofrecer nuevasinformación sobre los primeros mil millones de años del desarrollo de la Tierra y los primeros orígenes de la vida. Los resultados del trabajo del equipo se publicaron en la edición de octubre de 2017 de NATURALEZA Geociencia .
La investigación básica provino de más de tres décadas de científicos de LSU que estudiaron y mapearon las montañas Barberton de Sudáfrica. El equipo de investigación, incluidos los profesores de geología de LSU Gary Byerly y Huiming Bao, el graduado de doctorado en geología Keena Kareem y el investigador de LSU Benjamin Byerly,realizó análisis químicos de cientos de rocas de komatiita muestreadas de aproximadamente 10 flujos de lava.
"Los primeros trabajadores habían mapeado incorrectamente grandes áreas al suponer que eran correlativos de la Formación Komati, mucho más famosa, en la parte sur de las montañas. Reconocimos este error y comenzamos un estudio detallado de las rocas para probar nuestras interpretaciones basadas en el mapeo,"dijo Gary Byerly.
Dentro de las rocas, descubrieron minerales originales llamados olivino fresco, que se habían conservado con notable detalle. Aunque el mineral rara vez se encuentra en rocas sometidas a metamorfismo y meteorización superficial, el olivino es el componente principal del manto superior de la Tierra y controla la naturalezade volcanismo y tectonismo del planeta. Utilizando composiciones de estos minerales frescos, los investigadores habían concluido previamente que estas eran las lavas más calientes que hacían erupción en la superficie de la Tierra con temperaturas cercanas a los 1600 grados centígrados, que son aproximadamente 400 grados más calientes que las erupciones modernas en Hawai.
"Descubrir olivina fresca inalterada en estas antiguas lavas fue un hallazgo notable. El trabajo de campo fue maravillosamente productivo y estábamos ansiosos por regresar al laboratorio para usar la química de estos cristales de olivina preservados para revelar pistas del Manto Arqueano", dijoKareem
Los investigadores sugieren que tal vez se conserve una porción del océano de magma de la Tierra primitiva en los minerales de aproximadamente 3.200 millones de años.
"La Tierra moderna muestra poca o ninguna evidencia de este océano de magma temprano porque la convección del manto ha homogeneizado en gran medida las capas producidas en el océano de magma. Los isótopos de oxígeno en estas olivinas frescas respaldan la existencia de fragmentos antiguos del océano de magma congelado.Rocas como esta son muy raras y científicamente valiosas. Un siguiente paso obvio fue hacer isótopos de oxígeno ", dijo Byerly.
Este estudio surgió del trabajo que tuvo lugar en el laboratorio de LSU para el estudio de isótopos de oxígeno, una instalación de clase mundial que atrae a científicos de las instituciones estadounidenses e internacionales para el trabajo colaborativo. Los resultados del estudio fueron tan inusuales que requirió másHuiming Bao, quien también es el jefe del laboratorio de isótopos de oxígeno de LSU, dijo que el equipo verificó los datos triple y cuádruple al correr con diferentes minerales de referencia y al calibrar con otros laboratorios independientes.
"Intentamos conciliar los hallazgos con algunas de las explicaciones convencionales para las lavas con composiciones de isótopos de oxígeno como estas, pero nada podría explicar completamente todas las observaciones. Se hizo evidente que estas rocas preservan las firmas de procesos que ocurrieron durante cuatro mil millones de añosy eso todavía no se comprende completamente ", dijo Benjamin Byerly.
Los isótopos de oxígeno se miden mediante la conversión de roca o minerales en un gas y midiendo las proporciones de oxígeno con las diferentes masas de 16, 17 y 18. Una variedad de procesos fraccionan el oxígeno en la Tierra y en el Sistema Solar, incluido el atmosférico, hidrosférico, biológico y alta temperatura y presión.
"Los diferentes planetas de nuestro sistema solar tienen diferentes proporciones de isótopos de oxígeno. En la Tierra, esto se modifica por la atmósfera superficial y la hidrosfera, por lo que las variaciones podrían deberse a un manto heterogéneo acumulación original de desechos planetarios o restos del océano de magma o procesos superficiales", dijo Byerly." Cualquiera de los dos podría ser interesante de estudiar. Esto último porque también proporcionaría información sobre la temperatura superficial temprana de la Tierra y los orígenes tempranos de la vida ".
Este trabajo fue apoyado por una subvención de la National Science Foundation otorgada a Byerly, una subvención de la NASA otorgada a Bao y el apoyo general de LSU.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Louisiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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