cambian nuestras ideas con una recreación científica que reescribre la historia de nuestro planeta

Cuando pensamos en los orígenes de la Tierra, solemos imaginar un mundo de fuego y caos. Pero más allá de esa imagen cinematográfica, los primeros días de nuestro planeta siguen siendo un gran misterio para la ciencia. ¿Cómo se solidificó el interior? ¿Dónde se formaron las primeras estructuras? ¿Qué huellas quedaron de aquel tiempo remoto? Hasta hace poco, las respuestas parecían más o menos establecidas. Sin embargo, un nuevo estudio publicado en Nature acaba de sacudir algunas de esas certezas.

Dirigido por Charles-Édouard Boukaré, físico de la Universidad de York, el trabajo combina simulaciones numéricas avanzadas y modelos geoquímicos para reconstruir cómo pasó la Tierra de ser una masa fundida a convertirse en un planeta con capas diferenciadas. Y lo que encontraron es asombroso: un océano de magma rico en hierro que se acumuló en la base del manto, justo sobre el núcleo, formado por materiales que, en contra de lo esperado, se originaron en la superficie. Una reinterpretación radical de los primeros 100 millones de años de historia planetaria.

Un planeta líquido por dentro, pero nada uniforme

Durante sus primeros millones de años, la Tierra estaba en un estado muy distinto al actual. El manto —la capa rocosa entre la corteza y el núcleo— no era sólido, sino una mezcla densa de roca fundida y cristales flotantes. Ese estado primitivo, conocido como océano de magma, fue esencial para la evolución geológica del planeta. Pero hasta ahora, se asumía que la solidificación había comenzado desde las profundidades hacia arriba, con cristales formándose junto al núcleo y ascendiendo lentamente.

El nuevo modelo propuesto por Boukaré y su equipo cambia ese enfoque. A través de simulaciones con un código llamado Bambari, desarrollado específicamente para estudiar estos procesos, descubrieron que una gran cantidad de cristales se formó en la superficie del manto, donde la temperatura bajó más rápido. Estos cristales, al ser más densos, comenzaron a hundirse hacia el interior, arrastrando consigo una huella química característica. Según el estudio, “una cantidad sustancial de sólidos se produjo en la superficie del planeta, no en profundidad”.

Este hallazgo es clave porque rompe con la idea de una solidificación exclusivamente desde el interior hacia afuera, y sugiere que los procesos superficiales también dejaron una marca profunda en el interior terrestre.

El nacimiento de un océano de magma basal

A medida que esos cristales superficiales descendían, ocurría algo inesperado. Muchos se remolían durante su caída, volviendo al estado fundido por el aumento de temperatura. Pero otros lograban llegar al fondo del manto, donde se acumulaban lentamente. Ese proceso condujo a la formación de una capa estable de magma rica en hierro, justo sobre el núcleo terrestre. A este fenómeno se le conoce como océano de magma basal (basal magma ocean, en inglés), y según los autores, su formación es prácticamente inevitable dadas las condiciones de la Tierra primitiva.

Los autores explican que los océano de magma basal se forma en el límite núcleo–manto a través de la acumulación de sólidos y líquidos ricos en óxidos de hierro. Estas estructuras persistieron en el tiempo y todavía podrían observarse indirectamente a través de anomalías sísmicas en las profundidades, como las llamadas provincias de baja velocidad de corte (LLSVPs) y las zonas de velocidad ultrabaja.

Este nuevo escenario ayuda a comprender por qué existen esas regiones con propiedades diferentes en el interior terrestre. Las estructuras termodinámicas ricas en hierro en el manto inferior son coherentes con las propiedades de las LLSVPs, lo cual conecta los primeros momentos de la Tierra con su estado actual.

Una química inesperada que desafía los modelos clásicos

Otro de los grandes aportes del trabajo está en la composición química del manto, resultado de los distintos procesos de cristalización. Tradicionalmente se pensaba que los elementos traza —como el lutecio (Lu), hafnio (Hf), samario (Sm) o neodimio (Nd)— habían sido fraccionados a gran profundidad, en un contexto de altas presiones. Pero el modelo muestra que el fraccionamiento también ocurrió en condiciones de baja presión, en la parte superior del manto, y que esa señal química fue transportada hacia abajo.

“Los sólidos de origen superficial llevan una firma química producida por fraccionamiento a baja presión”, señala el paper. Este detalle es crucial porque explica la presencia de ciertas relaciones isotópicas en rocas muy antiguas, y también porque desafía los límites de los modelos geoquímicos simplificados utilizados hasta ahora, como los de tipo “caja doble”.

Por otra parte, el estudio demuestra que la química final del manto no es uniforme. Las huellas del proceso de solidificación quedaron dispersas a distintas profundidades, como en una especie de pastel marmolado. Esto contrasta con lo que se pensaba sobre la diferenciación en capas rígidas y bien separadas.

Lo que nos cuentan los gases nobles (y lo que no)

Los resultados también tienen implicaciones sobre el comportamiento de los gases nobles, como el helio o el neón, que suelen actuar como testigos de los procesos profundos en el interior terrestre. El modelo indica que durante la solidificación del océano de magma, solo una fracción muy pequeña del manto habría liberado estos gases hacia la superficie, lo que explicaría por qué algunas rocas actuales aún conservan su firma química primitiva.

Los resultados indican que una fracción insignificante del manto puede esperarse que se desgasifique durante la solidificación del océano de magma. Esta conclusión encaja con otras observaciones geoquímicas que apuntan a la existencia de reservorios antiguos no desgasificados, aunque este tema sigue siendo motivo de debate en la comunidad científica.

Las consecuencias para otros mundos

Uno de los aspectos más interesantes del estudio es que sus resultados no solo se aplican a la Tierra, sino a otros planetas rocosos con composiciones similares. La formación de un océano de magma basal no depende tanto de la forma exacta de la curva de solidificación, sino de factores más generales, como la densidad relativa entre los sólidos y los líquidos y la temperatura de fusión de los silicatos ricos en hierro.

Esto significa que planetas como Marte o Venus, o incluso exoplanetas rocosos, podrían haber experimentado procesos parecidos. “Este trabajo podría servir como base para reexaminar la interacción entre la dinámica del manto, la petrología y la geoquímica en la evolución temprana de los planetas rocosos”, concluyen los autores.

Comprender cómo se formaron estos océanos internos nos da herramientas para predecir la evolución de mundos lejanos, y nos recuerda que el pasado de la Tierra aún tiene mucho que enseñarnos.