El océano de magma que cubrió la Tierra al principio de su formación tardó menos de un par de millones de años en solidificarse según un nuevo estudio publicado en Nature Communications.
Este océano global de magma se extendía miles de kilómetros hacia el interior del núcleo terrestre. La velocidad de enfriamiento de este océano de magma influyó en la formación de las distintas capas del planeta y en su composición química.
Investigaciones anteriores estimaban que ese océano de magma tardó cientos de millones de años en solidificarse, pero el nuevo estudio de la Universidad Estatal de Florida (FSU) ha reducido de forma notable estas incertidumbres, «a menos de un par de millones de años».
«Este océano de magma ha sido una parte importante de la historia de la Tierra, y este estudio nos ayuda a responder algunas preguntas fundamentales sobre el planeta», dijo en un comunicado Mainak Mookherjee, profesor asociado de geología en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Océano y Atmósfera.
Cuando el magma se enfría, forma cristales. El destino de esos cristales depende de la viscosidad del magma y de la densidad relativa de los cristales. Los cristales más densos tienden a hundirse, lo que modifica la composición del magma restante. La velocidad de solidificación del magma depende de su viscosidad. Un magma menos viscoso provocará un enfriamiento más rápido, mientras que un océano de magma de consistencia más espesa tardará más tiempo en enfriarse.
Al igual que esta investigación, estudios anteriores han utilizado principios fundamentales de la física y la química para simular las altas presiones y temperaturas del interior profundo de la Tierra. Los científicos también utilizan experimentos para simular estas condiciones extremas. Pero estos experimentos se limitan a presiones más bajas, que existen a menor profundidad en el interior de la Tierra. No captan totalmente el escenario que existía en la historia temprana del planeta, donde el océano de magma se extendía hasta profundidades donde la presión es probablemente tres veces superior a la que pueden reproducir los experimentos.
Para superar estas limitaciones, Mookherjee y sus colaboradores llevaron a cabo su simulación durante seis meses en las instalaciones de computación de alto rendimiento de la FSU y de la National Science Foundation. Esto eliminó gran parte de las incertidumbres estadísticas de trabajos anteriores.
«La Tierra es un planeta grande, por lo que, en profundidad, es probable que la presión sea muy alta», explica Suraj Bajgain, antiguo investigador postdoctoral de la FSU que ahora es profesor adjunto visitante en la Universidad Estatal Lake Superior. «Aunque conozcamos la viscosidad del magma en la superficie, eso no nos dice la viscosidad a cientos de kilómetros por debajo. Encontrarla es todo un reto».
La investigación también ayuda a explicar la diversidad química que se encuentra en el manto inferior de la Tierra. Las muestras de lava -nombre que recibe el magma una vez que atraviesa la superficie de la Tierra- procedentes de las crestas del fondo oceánico y de islas volcánicas como Hawai e Islandia cristalizan en rocas basálticas de aspecto similar pero distinta composición química, una situación que ha dejado perplejos durante mucho tiempo a los científicos de la Tierra.
¿Por qué tienen una química o señales químicas distintas?». explica Mookherjee. «Dado que el magma se origina bajo la superficie de la Tierra, eso significa que la fuente del magma allí tiene diversidad química. ¿Cómo empezó esa diversidad química y cómo ha sobrevivido a lo largo del tiempo geológico?».
El punto de partida de la diversidad química en el manto puede explicarse con éxito por un océano de magma en la historia temprana de la Tierra con baja viscosidad. El magma menos viscoso provocó la rápida separación de los cristales suspendidos en su interior, un proceso que suele denominarse cristalización fraccionada. Eso creó una mezcla de diferentes sustancias químicas dentro del magma, en lugar de una composición uniforme.
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