¿Era la Tierra antigua un mundo acuático?

Las primeras investigaciones sugieren que existe una gran posibilidad de que la Tierra alguna vez estuvo cubierta de agua. Nuevas pruebas centradas en el manto de la Tierra sugieren que hace miles de millones de años, todo nuestro planeta estaba cubierto de océanos y era un mundo verdaderamente acuoso.

Concepto artístico de un planeta con mundo acuático. ——Imagen de Science News Network (Sci-News).

Los científicos teorizan que estos exoplanetas (mundos que orbitan alrededor de estrellas distantes) pueden ser mundos acuáticos, planetas rocosos completamente cubiertos por océanos globales. Este mes, un investigador de la Universidad de Harvard publicó nueva evidencia de que la Tierra misma alguna vez fue un mundo acuático, con su propio océano global y muy poca, al menos, tierra visible. El científico planetario de Harvard Junjie Dong es el autor principal del nuevo artículo, que se centra en la presencia de agua en el manto de la Tierra, la capa de roca entre la corteza y el núcleo de nuestro planeta. Estos resultados se publicaron el 9 de marzo de 2021 en la revista revisada por pares AGU Advances.

Como habrás aprendido en la escuela, el ciclo del agua en la Tierra es la transformación constante del agua entre sí: desde la evaporación de la superficie del océano a la atmósfera, hasta la lluvia que llena ríos y lagos, y a su vez, para formar glaciares y capas de hielo polares y depósitos subterráneos, y el agua a menudo regresa al océano mucho más tarde que en las escalas de tiempo humanas. Pero rara vez pensamos en el importante papel que desempeña el agua en los procesos subterráneos. Por ejemplo, el contenido de agua en el magma determina el poder explosivo de un volcán y el agua juega un papel importante en la formación y migración del petróleo.

El agua de mar también penetra en la corteza oceánica. Allí hidrata las rocas ígneas transformándolas en los llamados minerales hidratados. Es de esta forma que el agua llega al manto de la Tierra. El artículo de Dong explica el proceso de pensamiento que utilizó su equipo para deducir que la Tierra alguna vez fue un mundo acuático:

La mayor parte del agua en la superficie de la Tierra se almacena en los océanos, mientras que en su interior se producen importantes transformaciones de las rocas. Los minerales vienen con una parte extremadamente importante del agua... Esta agua puede disolver los minerales en el manto terrestre. Esta es la llamada capacidad de almacenamiento de agua, lo que generalmente reduce aún más la temperatura de la tierra. A lo largo de miles de millones de años de cambios, la transformación del agua interna y superficial de la Tierra ha podido controlar los cambios en el volumen de los océanos.

Aquí calculamos la capacidad de almacenamiento de agua del manto, y la temperatura temprana del manto es capaz de almacenar agua. Descubrimos que la capacidad de almacenamiento de agua se debía a un manto térmico de la Tierra primitiva que probablemente era más pequeño que el manto sostenido por agua, por lo que la adición del agua del manto actual que quería existir en la Tierra primitiva sugiere y creó un océano más amplio. >

Durante mucho tiempo se ha asumido que los volúmenes de la superficie del océano se han mantenido casi constantes a lo largo del tiempo geológico, pero nuestros resultados sugieren que esto puede necesitar ser reevaluado.

Hoy en día, aproximadamente el 70% de la superficie de la Tierra está cubierta por agua. Pero hace miles de millones de años, la superficie terrestre podría no haber sido visible en absoluto. (Crédito de la imagen: USGS/Universidad Tecnológica de Michigan)

Ahora, a gran profundidad, el agua se almacena en dos formas de alta presión del mineral volcánico olivino: waslita hidratada y magnesita. Se cree que esta agua existe en forma de compuestos hidroxilo, compuestos de átomos de oxígeno e hidrógeno.

Hasta la fecha, el conocimiento sobre las capacidades de almacenamiento de estos minerales se ha basado en las altas temperaturas y presiones que se encuentran dentro del manto superior de nuestra Tierra moderna. Pero Dong quería ir un paso más allá y calcular la capacidad de almacenamiento en un rango de temperatura más amplio. ¿Por qué? Porque cuando la Tierra era más joven, el manto era mucho más cálido que ahora, lo que significa que contenía menos agua que ahora. Los resultados mostraron que ambos minerales tienen menor capacidad para almacenar agua a temperaturas más altas. Si el manto no puede retener tanta agua, ¿a dónde va el agua? En la superficie, Dong dijo:

Esto significa que el agua debe estar en otra parte. El reservorio más probable es la superficie.

A medida que el mineral olivino cristaliza en el magma, la capacidad de almacenamiento del manto también comienza a aumentar con el tiempo.

Como se indica en el artículo:

La capacidad total de almacenamiento de agua del manto sólido de la Tierra se ve afectada por el enfriamiento a largo plazo, debido a la capacidad de almacenamiento de agua de su capa dependiente de la temperatura. minerales constituyentes. La capacidad actual de almacenamiento de agua del manto es de 1,86 a 4,41 veces la masa superficial del océano moderno.

¿Qué significa esto exactamente?

Esto muestra que durante el período del "Eón Arcaico", hace entre 2.500 y 4.000 millones de años, la mayor parte del agua de la Tierra estaba en la superficie y había muy poca agua en el manto. En realidad, la superficie de la Tierra está completamente cubierta de agua y no hay tierra alguna.

Este nuevo estudio fue publicado por el equipo de Junjie Dong en la Universidad de Harvard. Imagen de la Universidad de Harvard.

Pero ¿adónde va el agua restante? Una gran parte se filtra en el manto a medida que su temperatura interna se enfría gradualmente y aumenta su capacidad de almacenamiento. Este proceso continuó hasta que la cantidad de agua en la superficie, incluida la de todos los océanos y lagos, cayó a los niveles que vemos hoy. De hecho, según una nueva investigación, el agua alguna vez cubrió casi el 100% de la superficie de la Tierra y ahora cubre solo el 71%.

El año pasado, una investigación demostró que la Tierra hace 3.200 millones de años tenía menos superficie que ahora. Esos hallazgos se basan en la abundancia de isótopos moleculares de oxígeno que se han conservado en el registro geológico de los primeros océanos.

Estos nuevos resultados no solo brindan una idea de cómo la Tierra alguna vez fue un mundo acuático, sino que también tienen implicaciones para otros mundos acuáticos en nuestro sistema solar, como Europa, Encelado y otras lunas oceánicas. Sin embargo, estas lunas se diferencian de la Tierra en que sus océanos globales están cubiertos de hielo. En muchos sentidos, son similares a los entornos oceánicos cubiertos de hielo en los polos de la Tierra.

Existen varias lunas oceánicas de este tipo conocidas en nuestro sistema solar. Incluso los planetas enanos como Ceres y Plutón tenían océanos bajo la superficie y es posible que todavía los tengan. Con miles de exoplanetas descubiertos, que se estima que son miles de millones sólo en nuestra galaxia, ¿cuántas lunas hay? Puede que haya más de las que podemos contar fácilmente ahora, y si nuestro sistema solar sirve de indicación, muchas de estas lunas también pueden ser mundos oceánicos.

Otra evidencia también sugiere que puede haber muchos otros mundos oceánicos (planetas) que se parecen más a la Tierra cubierta de agua. Su habitabilidad aún se desconoce y no sabremos más hasta que podamos encontrar uno.

Cada vez hay más pruebas de que hay otros mundos acuáticos en nuestra galaxia, y también los hay en nuestro propio sistema solar, como Europa (arriba), Encelado y otros satélites. Un mundo oceánico cubierto de hielo. corteza. (Imagen cortesía de NASA, Caltech Jet Propulsion Laboratory, Institute for Extraterrestrial Intelligence)

Hay millones o más de planetas y satélites sólo en nuestra galaxia. La idea de un mundo acuático es apasionante. Aprender más sobre el pasado de nuestro planeta con agua podría ayudar a los científicos a encontrar algunos de ellos y tal vez incluso descubrir evidencia de vida acuática extraterrestre.

Como escribe Paul Voosen en Science, esto también da pistas de cómo se originó la vida en la Tierra. Algunos científicos creen que comenzó en respiraderos hidrotermales ricos en nutrientes en el fondo del océano. Pero otras teorías sugieren que los estanques terrestres poco profundos que a menudo se evaporan crean baños de sustancias químicas concentradas. La teoría de los océanos globales sugiere que ambos escenarios son problemáticos. Es posible que las moléculas biológicas esenciales del océano se hayan diluido y es poco probable que se formen charcos poco profundos porque toda o la mayor parte de la tierra está bajo el agua. El bioquímico Thomas Carell de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich propone otra posibilidad: bolsas de roca oceánica que contienen agua en volcanes submarinos surgieron de la tierra. Él dijo:

Tal vez tengamos una pequeña cueva en la que sucedió todo esto.

Conclusión: Nueva evidencia de la Universidad de Harvard muestra que hace miles de millones de años, la Tierra era un mundo acuático real, completamente cubierto por océanos, casi sin tierra visible.