‘La corteza terrestre todavía se está formando; su interior da forma a la habitabilidad de la superficie mediante la desgasificación y el reciclaje de volátiles’ | Noticias de la India

Sujoy Mukhopadhyay es profesor de geoquímica y cosmoquímica en el Universidad de California, Davis. Conversando con Los tiempos evocanexplica cómo la corteza terrestre – y su interior profundo – moldean la vida en nuestro planeta:

Estudio cómo se forman los planetas, la creación de la atmósfera primitiva y la desgasificación o liberación de volátiles como dióxido de carbono (CO2), hidrógeno y dióxido de azufre del interior planetario. En este proceso los gases nobles son clave. Se trata de un grupo de elementos inertes: no participan en reacciones químicas. El dióxido de carbono, el nitrógeno, el hidrógeno, etc., son químicamente reactivos, pero la naturaleza inerte de los gases nobles les da la ventaja de permitirles mantener un registro de los eventos tempranos, ya que ninguna reacción química o biología los altera.

Estos ofrecen información sobre la formación de planetas. Entre estos, y especialmente entre los gases nobles más pesados ​​como el criptón o el xenón, algunos tienen muchos isótopos diferentes que pertenecen al mismo elemento pero tienen diferente número de neutrones. Algunos de estos isótopos se producen por desintegración radiactiva, mientras que otros no son radiogénicos o no se producen por radiactividad. Los isótopos no radiogénicos nos permiten observar diferentes fuentes de volátiles en la Tierra, mientras que los demás contienen información sobre períodos de tiempo y desintegración. Actúan como rastreadores de qué tan rápido podrían estar sucediendo las cosas. Son la culminación de descubrir de dónde provienen los gases y el ritmo al que se forma un planeta.

AMBAS ESTADÍSTICAS Y FLUJO: Las lavas (R) encontradas en regiones volcánicas como las tierras altas de Odadahraun en Islandia (L) traen materiales desde el interior de la Tierra a la superficie; entre ellos se incluyen gases nobles que presentan evidencia inalterable de procesos planetarios, y su naturaleza inerte resiste cualquier cambio. Foto cortesía: iStock

La mayoría de los gases nobles se encuentran en la atmósfera, aunque algunos también se encuentran en el interior del planeta, normalmente atrapados en las redes cristalinas de los minerales. En el caso de los gases atmosféricos, misiones como la del rover Curiosity han medido su composición en Marte. También hay algunas mediciones de Venus y se espera que nuevas misiones sigan esto. Para la Tierra, podemos tomar muestras de la atmósfera con bastante facilidad; para el interior, necesitamos depender de lavas o masas fundidas que suben a la superficie de la Tierra, trayendo gases consigo. Cuando se solidifican, estos derretimientos atrapan burbujas en su interior; a menudo se encuentran gases nobles en estas pequeñas burbujas. Los estudiamos triturando muestras en nuestro laboratorio y realizando mediciones utilizando espectrómetros de masas. Para otros materiales planetarios como asteroides o meteoritos, a menudo encontramos gases atrapados en las redes cristalinas de minerales presentes allí; utilizamos técnicas de calentamiento para liberarlos y espectrómetros de masas para medirlos.

El xenón es un gas noble: tiene nueve isótopos distintos. De ellos, muchos son producidos por la desintegración radiactiva de tres grupos separados de elementos: uranio, plutonio y yodo. El uranio todavía existe en el sistema solar y en la Tierra. El plutonio natural estuvo presente en el sistema solar primitivo y en la Tierra, pero ahora se ha extinguido, ya que todo se ha descompuesto. Lo mismo ocurre con el yodo radiactivo, que se encontraba en el sistema solar primitivo y en nuestro planeta primitivo, pero que aún no se ha desintegrado por completo. Por lo tanto, los isótopos del xenón sólo pudieron haberse producido durante ciertos momentos de la evolución de la Tierra, mientras que otros isótopos todavía se están produciendo. Algunos ni siquiera se producen ahora; sólo provienen de la combustión estelar en las estrellas. Entonces, estos diferentes procesos y sus diversas escalas de tiempo nos permiten observar la historia de la formación de planetas. El examen de cierto isótopo nos dice que tuvo que haberse producido tal vez en los primeros 100 millones de años de existencia de la Tierra; no pudo haber aparecido más tarde. Eso establece una marca de tiempo firme sobre cuándo podría haber ocurrido cierto proceso, como un evento de derretimiento o la formación de la luna.

LUMINOSO: Los isótopos indican la edad de la luna. Foto cortesía: iStock

También estudiamos retroalimentaciones o vínculos entre la superficie de la Tierra y su interior profundo. Intentamos abordar cómo las tasas de intercambio volátil han cambiado a lo largo del tiempo; esto incluye gases nobles, agua, CO2 y nitrógeno. El agua y el CO2 desempeñan un papel vital a la hora de hacer habitable la superficie de un planeta; ahora sabemos que el CO2 es muy importante para producir el efecto invernadero; demasiado es perjudicial, mientras que muy poco también hace que un planeta sea inhabitable. Podemos estudiar esto no mirando directamente el CO2 sino las tasas de gases nobles que se utilizan como indicador para decirnos qué están haciendo otros gases. Observamos cuánto han cambiado las tasas de desgasificación interior a medida que el interior de la Tierra se enfrió y cuántos de estos gases se reciclaron a través del tiempo; si no hubiera reciclaje, esperaríamos que el inventario superficial de estos gases siguiera creciendo con el tiempo. Pero si hay reciclaje, vemos un equilibrio entre lo que sale del interior y lo que regresa a la Tierra a través de la tectónica de placas. El equilibrio entre la desgasificación y el reciclaje de volátiles es importante para mantener habitable la superficie de la Tierra.

Foto cortesía: iStock

Algunos aspectos vitales de la evolución de la Tierra comienzan con la diferenciación del interior en núcleo y manto mientras la Tierra se estaba formando; un aspecto crítico es la formación de la corteza terrestre. Queda abierta la cuestión de qué parte de la corteza se formó en función del tiempo. Una hipótesis dice que se formó muy temprano, pero ¿estaba esta corteza primitiva sumergida bajo el agua? ¿Y cuándo surgió entonces la mayor parte? Las respuestas son importantes para entender la evolución de la vida.

Incluso hoy en día, la Tierra está evolucionando porque esta diferenciación es un proceso continuo; actualmente, el interior de la Tierra se está derritiendo parcialmente en las dorsales oceánicas donde se forman y separan las placas tectónicas. Tenemos puntos críticos como Hawaii y Galápagos donde podemos ver los productos del derretimiento interior. Que transporta ciertos materiales desde el interior a la superficie de la Tierra. Las zonas de subducción con estas placas tectónicas comienzan a retroceder, reciclando algunos de estos materiales hacia el interior, creando también nueva corteza continental. Como todos vivimos en la corteza terrestre, su formación es un hito importante.

Muchos de nosotros pensamos que el cambio climático es algo que ocurre en la atmósfera de la Tierra. Pero el interior de la Tierra también es clave en este contexto. Hay dos formas en que cambia la composición atmosférica: hay un ciclo del carbono a corto plazo que afecta la cantidad de CO2 en la atmósfera. Allí, los océanos de la Tierra desempeñan un papel muy importante. El intercambio de carbono entre la atmósfera y los océanos controla la cantidad de CO2 que puede estar presente en la atmósfera en un corto período de tiempo, que abarca entre 1.000 y 10.000 años.

Para escalas de tiempo más largas, el interior de la Tierra afecta la cantidad potencial de CO2 que podría haber debido a la desgasificación del interior y al reciclaje. Como humanos, ahora estamos jugando con el presupuesto de carbono en una escala de tiempo que generalmente no está asociada con procesos naturales: nuestro impacto ha sido cambiar el CO2 atmosférico en un tiempo increíblemente corto. Sin embargo, el interior y la corteza de la Tierra son fundamentales para afectar la composición a largo plazo de la atmósfera, relevante durante millones de años. Esta interacción a largo plazo es lo que hace que un planeta sea habitable en primer lugar: los ciclos a corto plazo, en los que el océano y la biosfera entran en juego, afectan también la cantidad de CO2 en la atmósfera. Entonces, diferentes ciclos y entidades impactan la composición atmosférica que permite la vida; necesitamos ser más conscientes de la corteza y el interior de la Tierra a este respecto.