...y empieza la tectónica de placas

2007/02/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia

Para la física y la química es como el descubrimiento de la estructura del átomo o la teoría de la evolución para la biología, para la geología, la teoría de la tectónica de placas. Sirve para explicar casi todo.

XX. A principios del siglo XX, el alemán Alfred Lothar Wegener publicó la Teoría de la Deriva Continental. Teniendo en cuenta las formas de los continentes, los fósiles, etc., propuso que Pangea, antiguo único gran continente, se fue dividiendo en los continentes actuales. A partir de ahí se desarrolló la teoría de la tectónica de placas. Y hoy nadie lo cuestiona. La corteza terrestre está formada por varias placas. Estas placas están en movimiento, se forman en las dorsales oceánicas y desaparecen en las zonas de subducción, es decir, las placas se hunden una bajo la otra y se funden en el manto.

El calor en el interior de la tierra es el motor de las placas tectónicas, y las propiedades físico-químicas del manto y de la superficie terrestre son importantes para apoyar la teoría. Sin embargo, al retroceder en el tiempo, existe una mayor probabilidad de que estos factores sean menos similares a los actuales. Algunos científicos han argumentado que las placas de superficie que antiguamente estaban sobre el material caliente y blando eran demasiado gruesas y flotantes para hundirse una bajo otra, como ocurre hoy, y que la alta temperatura inicial de la tierra provocaría un movimiento muy desigual de las placas.

Tampoco se han observado fenómenos como la tectónica de placas en otros planetas similares a la Tierra. Los planetas no tienen por qué funcionar de esa manera, y los científicos creen que la Tierra no siempre ha funcionado como hoy.

Claves de la tectónica de placas

Pero aclarar el origen de la tectónica de placas no es tarea fácil. Por un lado, las posibles indicios son escasas y difíciles de interpretar, y por otro lado, no es fácil determinar qué factores son imprescindibles para explicar la teoría de la tectónica de placas. No todos los científicos coinciden y ofrecen diferentes definiciones para la tectónica de placas. Sin embargo, la mayoría está de acuerdo con tres elementos clave de la teoría: En la superficie de la Tierra hay placas rígidas que se mueven a través de la expansión oceánica a medida que se forma la nueva superficie, y las placas se hunden una bajo otra en las zonas de subducción.

Pero una de estas tres características, y casi dos, podrían ocurrir en la Tierra sin la tectónica de placas. Es decir, puede haber placas rígidas y moverse entre sí, pero eso no significa necesariamente que haya tectónica de placas. Por ejemplo, según estudios paleomagnéticos, los investigadores han descubierto que en la época arcaica (hace 3.800-2.800 millones de años) las placas de superficie se movieron una sobre otra, pero los cubitos de hielo se mueven de la misma manera en el mar polar y no están expuestos a la tectónica de placas.

Entre los tres, la subducción parece la característica más adecuada para el diagnóstico de la tectónica de placas. La subducción es un proceso de hundimiento de una placa bajo la otra para reciclarla en el manto. Para ello son necesarias placas rígidas y la creación de una nueva corteza en otro lugar, ya que de lo contrario la superficie de la tierra irá desapareciendo. Por lo tanto, para algunos científicos, los restos de subducción son una muestra de lo que entonces estaba funcionando la tectónica de placas.

En la huella de la subducción

El geólogo Robert Stern ha llevado al más extremo este argumento. En un trabajo publicado el año pasado propuso que la Tierra no ha tenido una tectónica de placas en los cuatro quintos de su vida, y que sólo tiene 1.000 millones de años. Stern se basa en dos ideas principales. Por un lado, que la tectónica de placas no podía iniciarse hasta que la superficie terrestre se enfríe suficientemente --y esto fue aproximadamente de hace 1.000 millones de años-. Y por otro lado, las únicas huellas fiables de la subducción son más recientes, según Stern.

Como huella de subducción, Stern considera tres tipos de rocas. Por un lado, las ofiolitas, que son partes características de la corteza oceánica y que a menudo aparecen desmenuzadas en las orillas de los continentes por efecto de la subducción. Pues, según Stern, son muy pocas las ofiolitas que superan los mil millones de años. Por otro lado, los esquistos azules se producen por la presión del basalto pero baja temperatura del basalto. Actualmente se originan en zonas de subducción, pero el esquisto azul más antiguo no supera los 800 millones de años. Y, por último, las estructuras singulares que se forman al subir una placa sobre otra a través de presiones muy altas tienen una antigüedad máxima de 630 millones de años.

También menciona otro punto: el inicio de un proceso como la tectónica de placas tendría consecuencias a escala planetaria. Y hace entre 780 y 580 millones de años se produjeron glaciaciones muy duras. Según Stern, con el inicio de la tectónica de placas se produjo un aumento de la actividad volcánica que enfrió el planeta, lo que provocó esas glaciaciones.

La Tierra, todavía joven y caliente

La mayoría de los investigadores consideran que la tectónica de placas es más antigua. Alfred Kröner, investigadora de la Universidad de Mainz en Alemania, no comparte los argumentos de Stern. El alemán considera que hay suficiente evidencia para pensar que hace al menos 3.100 millones de años la tectónica de placas estaba en marcha: trabajos geoquímicos, imágenes sísmicas e incluso unas pocas ofiolitas.

Un reciente trabajo publicado por el modelador australiano Geoff Davies ha resuelto, además, uno de los mayores problemas para explicar el inicio temprano. De hecho, Davies y otros investigadores propusieron, a principios de los 90, que en la Tierra temprana la superficie terrestre fuera demasiado gruesa y flotante para poder introducir una placa bajo otra. Pero ahora, utilizando cálculos más sofisticados, han propuesto que la superficie terrestre podría ser más fina de lo que se pensaba, de 4 km o menos, incluso más fina que la actual. Por lo tanto, en este sentido no sería posible que la tectónica de placas se hubiera iniciado antes de lo previsto.

También son muy antiguos los circos de la región de Jack Hills, en el oeste de Australia. Pero no es fácil saber a qué pueden dar pistas. Los circones son cristales originados en la época Hadea (desde la fundación de la Tierra, hace 4.570 millones de años, hasta hace 3.850 millones de años) y posteriormente introducidos en rocas más jóvenes. El geoquímico de la Universidad de California, Mark Harrison, y sus compañeros, creen que la corteza continental existía hace 4.400 a 4.500 millones de años.

Esta conclusión ha sido extraída de las proporciones de isótopos hafnio-radiactivos encontrados en cristales de circo. De hecho, las proporciones 176 Hf/ 177 Hf permiten diferenciar entre superficie y manto. Estos estudios han concluido que la superficie terrestre existía para esa época y que, además, se recicló inmediatamente y se convirtió en manto. Y Harrison cree que esto puede suceder mediante un proceso como la tectónica de placas.

Pero Simon Wilde, de la Universidad Curtin de Australia, cree que no se puede ir tan lejos al sacar conclusiones con los circos de Jack Hills. Dice que hay que tener cuidado con estas rocas, ya que las interpretaciones de las diferentes proporciones de hafnio de un punto a otro pueden ser diversas. Coincide con Harrison que entonces había cierta superficie terrestre, pero no se corresponde con los puntos de reciclaje y tectónica de placas.

Dos caras de la misma roca

En el oeste de Australia existe otra estructura interesante: Una antigua estructura rocosa llamada Pilbara. Investigado éste, el geólogo Hugh Smithies afirma que la tectónica de placas comenzó hace 3.300 millones de años. Dos campos de la misma estructura guardan una historia completamente diferente, según Smithies. El este de la pila tiene entre 3.500-3.200 millones de años, y no tiene una huella evidente de la actual tectónica de placas. Existen indicadores geoquímicos que pueden sugerir subducción, pero también pueden explicarse fácilmente con otros procesos no tectónicos.

La zona occidental, por su parte, tiene entre 3.300 y 3.000 millones de años de antigüedad y abundan las huellas de la tectónica. Por un lado, existen grietas geoquímicas que no pueden explicarse de otra manera, y por otro, Smithies ve restos de un arco oceánico en algunas de las características de las rocas. Los arcos oceánicos son conjuntos de islas que se forman habitualmente en zonas de subducción.

Pero esta hipótesis también tiene un rival. Para Julián Pearce, de la Universidad de Cardiff en Gales, todos los restos que se pueden encontrar en la parte occidental del Pilar --por ejemplo, la mezcla de materiales superficiales de diferentes magmas o lugares con cantidades anormales de agua- pueden explicarse sin necesidad de tectónica de placas, mediante otros fenómenos.

Decenas de cabezas

Hay quien defiende que la tectónica de placas ha cambiado en el tiempo. Para el geólogo de la Universidad de Maryland, Michael Brown, ha habido dos tipos de tectónicas: la que hoy conocemos y una versión más temprana de hace 2.700-700 millones de años. Brown tiene en cuenta las características de los minerales. Los minerales que se producen a menor presión y a mayor temperatura son indicadores del antiguo tipo de tectónica. Sugieren una tierra más caliente donde no se producía la subducción. Por el contrario, los minerales a alta presión indican la tectónica de las placas actuales. Teniendo en cuenta las características de estos minerales, Brown cree que la tectónica de placas reales, la actual, comenzó hace 700 millones de años.

Por último, otros proponen que la tectónica de placas se ha iniciado y paralizado en varias ocasiones a lo largo de la historia de la Tierra.

Como se puede observar, no hay mucho consenso en la fecha de inicio del proceso que da forma al mundo. A partir de la misma huella, las interpretaciones pueden ser muy diferentes según los científicos. Parece, sin embargo, que la mayoría lo sitúan ahora entre 3.000 y 4.000 millones de años. Pero el debate todavía está en auge. Y los geólogos tendrán que seguir rastreando la tectónica, cuándo encontrar nuevos trazos.