La tectónica de placas es fundamental para comprender la evolución de la Tierra, pero quedan grandes interrogantes

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Las siete principales placas tectónicas de la Tierra se separan entre sí, se frotan o chocan, dando forma al mundo en el que vivimos.
Crédito de la imagen: Pixabay / SpecialEventConsulting, con licencia de Pixabay
La división de la superficie de la Tierra en siete grandes placas móviles es fundamental para la singularidad de nuestro planeta, creando un entorno habitable y posiblemente las condiciones bajo las cuales se originó la vida misma. La teoría de la tectónica de placas tiene 50 años, pero quedan muchos acertijos por resolver, dice la Dra. Kate Rychert, que estudia la geología en el fondo del Océano Atlántico.

La Dra. Rychert equipó el fondo del océano profundo con instrumentos para detectar lo que está sucediendo debajo con las placas tectónicas . La Geofísica, del Centro Nacional de Oceanografía de la Universidad de Southampton, Reino Unido, habló con Horizon sobre los misterios restantes en la tectónica de placas. También lo que encontró cuando llevó sus instrumentos de regreso a la nave después de un año registrando datos.

¿Por qué es importante comprender la tectónica de placas?

Es muy importante para nuestra comprensión de la evolución del planeta.

A gran escala, la Tierra se formó hace miles de millones de años mediante la acumulación de material caliente mientras giraba alrededor del joven Sol. La Tierra y todos los planetas todavía liberan calor en la actualidad. Otros planetas cercanos a nuestro Sol han evolucionado de manera diferente debido a varios factores. Estos incluyen los materiales que se incorporaron durante la acreción, cómo se enfriaron, y los diferentes materiales que se liberaron en su atmósfera / cosmos. La Tierra fue única en el sentido de que desarrolló la tectónica de placas tal como la conocemos. Este proceso, que incluye la gasificación y la desgasificación, condujo a una atmósfera, océanos y continentes y las condiciones adecuadas para la vida.

Hay muchas amplias implicaciones. Desde la mitigación de peligros geológicos que afectan a la sociedad, como tsunamis, erupciones volcánicas y terremotos, hasta estudios climáticos. Incluso, la búsqueda de otros planetas distantes que también podrían tener condiciones adecuadas para la vida.

Sabemos que las placas de la Tierra se mueven, separándose, frotándose o chocando, lo que empuja una placa hacia abajo y la otra hacia arriba. ¿Cómo da forma esto al mundo?

Es lo que hizo habitable la Tierra. Formó los continentes en los que vivimos; no podemos vivir bajo el agua. Cuando las placas chocan y se subducen (cuando una placa pasa debajo de otra), se genera magma, creando volcanes. Creemos que varias repeticiones de este proceso es lo que construyó los continentes.

Las placas tectónicas son parte del ciclo del agua de la Tierra. El agua está ligada a los minerales de las rocas que forman las placas. Las placas traen agua a la Tierra cuando se subducen, pero gran parte de esa agua se libera, por ejemplo, en erupciones volcánicas. Sorprendentemente, a pesar de las grandes cantidades de transferencia de masa, la Tierra ha mantenido una hidrosfera estable durante miles de millones de años. (La hidrosfera es la cantidad de agua en la superficie del planeta). Esto es muy importante porque nuestra existencia también depende de la presencia de agua en la superficie de la Tierra.

Otra cosa de la que mucha gente no se da cuenta es que las montañas construidas por las placas tectónicas afectan nuestro clima. Tenemos montañas encima y debajo del agua, que afectan los movimientos de la atmósfera y los océanos, que a su vez dictan el clima. La tectónica también abre y cierra cuencas oceánicas y mares como el Mediterráneo.

¿Sabemos por qué la tectónica de placas es exclusiva de la Tierra?

La Tierra es única porque tiene agua superficial libre. También es el único planeta de nuestro Sistema Solar que actualmente tiene ciclos de placas tectónicas de su superficie rocosa. Creemos que la presencia de agua superficial libre es un factor clave que provoca la tectónica de placas. Entonces los dos están intrincadamente vinculados.

La Dra. Kate Rychert está realizando experimentos sísmicos en el fondo del océano Atlántico para comprender mejor las placas oceánicas. 
Crédito de la imagen: Saikiran Tharimena.
¿Cuáles son las principales preguntas sin respuesta?

La existencia de placas rígidas que se mueven sobre un manto más débil y profundo es fundamental para la teoría de la tectónica de placas. Sin embargo, el grosor exacto de las placas, y también lo que las define, no se conoce bien. En otras palabras, ¿qué hace que una placa sea una placa? Esta pregunta fundamental es el foco de mi experimento EURO-LAB .

Muchas observaciones sobre las placas se describen fácilmente utilizando una definición térmica. Así, las placas son más rígidas porque se han enfriado y se han enfriado porque están en la superficie de la Tierra. Pero luego han habido observaciones de una serie de disciplinas diferentes en los últimos 15 años que sugieren que también está sucediendo algo diferente.

Hay muchas ideas al respecto, pero una idea que nos gusta tiene que ver con la influencia del derretimiento parcial (de roca). La presencia de una fusión parcial en el manto, debilitaría el manto. Puede ser que el grosor de una placa y la propiedad que la define no solo estén dictadas por la temperatura. Puede que también por la ubicación de la masa fundida en el manto. Esto tendría un gran efecto en cómo modelamos y entendemos la evolución de la Tierra, incluidos los factores que impulsan los movimientos de las placas.

¿Qué ha estado haciendo para investigar esa teoría?

Pusimos en el fondo del océano, una serie de 39 sismómetros y 39 instrumentos magnetotelúricos (electromagnéticos) a través del Océano Atlántico. Los sismómetros detectan terremotos, pero los magnetotelúricos son sensibles al campo electromagnético natural de la Tierra. La idea era obtener imágenes de las placas en una gama de escalas de resolución y sensibilidades. Los datos proporcionan restricciones independientes sobre las propiedades de la Tierra, con la ventaja de que juntos pueden restringir con precisión la ubicación del derretimiento.  

Es un gran experimento porque el Atlántico tiene en algunos casos una profundidad de 5 km. Por lo que estos instrumentos tienen que soportar estas grandes presiones; tienen que trabajar durante todo un año y luego tienes que recuperarlos. Eso es caro y arriesgado.

Creemos que la presencia de agua superficial libre es un factor clave que provoca la tectónica de placas.

Dra. Kate Rychert, Universidad de Southampton, Reino Unido

¿Qué has encontrado?

Descubrimos que, en algunos lugares, la litosfera se estaba volviendo gradualmente más gruesa con la edad, tal como cabría esperar. Pero en otros lugares vimos la evidencia de un carácter más ondulado. La variabilidad parece estar controlada por la fusión que interactúa con la placa de forma dinámica.

Las ondulaciones parecen estar dictadas por celdas de convección (donde el material caliente se eleva y el material más frío se hunde). Ocurren a lo largo de miles de kilómetros. Donde el material está subiendo, también se derrite ligeramente, y este aumento y fusión a su vez da forma a la base de la placa. También encontramos evidencia de fusión que se ha elevado y se ha agregado formando canales a lo largo de la base de la placa. En otros lugares no se obtuvieron imágenes de fusión. En general, sugiere que la placa está definida por una dinámica de fusión muy interesante.

Hasta este momento, ha habido pocos experimentos sísmicos en el fondo del océano a gran escala. Esto se debe a que es un lugar remoto y duro para trabajar. También a que existe la sensación general de que la litosfera oceánica es en su mayor parte simple. Sin embargo, si el sistema es más complejo e incluye dinámica de fusión, como sugieren nuestros resultados, se requieren más estudios de imágenes para comprender completamente el sistema.

¿Cómo nos va a ayudar un trabajo como este?

Normalmente estudiamos terremotos, tsunamis y volcanes monitoreándolos y eso es realmente importante. Pero para una comprensión completa de los sistemas, realmente necesitamos comprender la tectónica de placas que los impulsa. También es importante para comprender el cambio climático en escalas de tiempo geológicas.

Finalmente, también será clave para conectar mejor nuestra comprensión de la tectónica y los movimientos tectónicos actuales para comprender mejor el clima actual.

Esta entrevista ha sido editada y condensada para mayor claridad.

La investigación de este artículo fue financiada por el Consejo Europeo de Investigación de la UE. 

Fuente: Horizon, The European Union Research and Innovation Magazine.

Artículo original: «Q&A: Plate tectonics is fundamental to understanding Earth’s evolution – but big questions remain«. Aisling Irwin. August 3, 2020.

Material relacionado.

En la misma línea de investigación que el artículo que nos ocupa está el siguiente:

Sobre la estructura de la Tierra:

El lector encontrará material al respecto en

  • Geodinámica. La Tierra – Orígen y Constitución, Prof. Mg. Jorge Alfredo ALBERTO .  Ing. Guillermo Antonio ARCE  Prof. Claudia Ver Prof. Claudia Verónica GOMEZ. Revista Geográfica Digital. IGUNNE. Facultad de Humanidades. UNNE. Año 10. Nº19. Enero -Junio 2013. ISSN 1668-5180 Resistencia, Chaco.
Sobre la Tectónica de Placas:

La exhibición Sobre Placas Tectónicas en el Museo Americano de Historia Natural:

Sobre la Tectónica de Placas y la Astrobiología
Libros sobre Téctónica de Placas
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