Érase una vez, la Tierra era una gran bola incandescente de magma líquido. Tardó mucho tiempo en enfriarse y volverse “habitable”. Pero no tanto como se pensaba.
Este océano de magma no solo cubría toda la Tierra, sino que además tenía miles de kilómetros de profundidad. Muy lentamente, esa masa arremolinada comenzó a enfriarse. La velocidad a la que esto ocurrió tuvo un efecto en la formación de las diferentes capas del planeta y en su composición química.
Un enfriamiento mucho más rápido
Según investigaciones anteriores, el magma tardó cientos de millones de años en empezar a solidificarse, pero un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Florida muestra que probablemente ocurrió mucho más rápido, concretamente en solo unos pocos millones de años. “Este océano de magma es una parte importante de la historia de la Tierra y este estudio nos ayuda a responder algunas preguntas fundamentales sobre él”, afirma el investigador Mainak Mookherjee.
El magma forma cristales
La mayor parte del magma de la Tierra tiene entre 650 y 1200 grados de temperatura y está formado por sílice líquida con iones disueltos de metales alcalinos, como sodio y potasio, metales alcalinotérreos, como magnesio y calcio, y hierro. Al enfriarse, el magma forma cristales. El lugar al que van a parar estos cristales depende de lo viscoso o viscoso que sea el magma y de la densidad de los cristales. Los cristales de mayor densidad se hunden antes. Así, modifican la composición del magma restante. La velocidad a la que se solidifica el magma depende de lo viscoso que sea: si el magma es más espeso y de textura más sólida, tarda más en enfriarse que si es menos viscoso.
Calor y alta presión
Al igual que en investigaciones anteriores, se utilizaron métodos estándar para imitar la alta presión y las altas temperaturas del interior de la Tierra. Los científicos también realizaron experimentos para simular las condiciones extremas de la Tierra primitiva, pero nunca consiguieron igualar esas altas presiones. En la historia más temprana del planeta, la presión en las profundidades del océano de magma era al menos tres veces superior a la que se puede alcanzar hoy en día en los experimentos. Para no sufrir estas limitaciones, los investigadores viajaron a un centro de investigación especial con ordenadores superrápidos. Esto les permitió eliminar muchas de las incertidumbres estadísticas de estudios anteriores.
“La Tierra es un planeta enorme, por lo que a grandes profundidades la presión es probablemente muy alta”, afirma el investigador Suraj Bajgain. “Aunque conozcamos la viscosidad del magma en la superficie, eso no nos dice mucho sobre la viscosidad a cientos de kilómetros de profundidad”.
Magma químicamente diversa
El estudio ayuda además a establecer la diversidad química del manto terrestre. Desde hace mucho tiempo, a los especialistas en ciencias de la Tierra les intriga que la lava (nombre que recibe el magma una vez que atraviesa la superficie terrestre) procedente de los fondos oceánicos y de islas volcánicas como Hawai e Islandia cristalice en rocas basálticas, de aspecto similar pero composición química diferente.
“¿Por qué tienen una composición tan diferente?”, se pregunta Mookherjee. “Dado que toda la lava procede de debajo de la superficie terrestre, significa que la fuente del magma allí es químicamente diversa. ¿Cómo pudo surgir esta diversidad química y cómo pudo persistir durante tanto tiempo?”.
La respuesta es la viscosidad
Todas estas cuestiones pueden explicarse por la baja viscosidad del océano de magma en la historia temprana de la Tierra. Un magma menos viscoso propició la rápida separación de los cristales, que se hundieron hacia abajo. Esto permitió que el magma tuviera una composición química diferente a distintas profundidades y lugares, en lugar de ser exactamente igual en todas partes.
Esta baja viscosidad también implica que el magma se enfrió en unos pocos millones de años, en lugar de durar cientos de millones de años. Además, significa que hubo fraccionamiento cristalino. Es decir, ciertos minerales cristalizaron en el magma, mientras que el resto permaneció líquido. Esto provocó que ciertos componentes desaparecieran del magma, cambiando su composición química.