Descubren parte de un antiguo supercontinente debajo de Nueva Zelanda

Mientras el calor de California ardía en el verano de 2018, Rose Turnbull se sentó en el frío suelo de un sótano sin ventanas clasificando granos de arena fina. Turnbull, geóloga con sede en Nueva Zelanda, estaba en el laboratorio de un colega en la Universidad Estatal de California, Northridge, tratando de encontrar pequeños cristales de circonia, que ayudarían a desentrañar los secretos del misterioso octavo continente de Zealandia, también conocido por su nombre Maorí Te Riu-a-Māui.

La tarea requería una mano experta y un poco de esfuerzo en los codos, o mejor dicho, en la nariz.

Turnbull hace una demostración, levantando las pinzas cerradas hacia el exterior de su nariz para recoger un poco de aceite, lo que evita que los granos crujen la habitación cuando se arrancan.

Los cristales provenían de rocas que se recolectaron de las islas de Nueva Zelanda, que se encuentran entre los pocos fragmentos de Zealandia cinco millones de kilómetros cuadrados que asoman sobre el mar. Zealandia, reconocida recientemente por los científicos, es el continente más sumergido, más delgado y más joven que se haya encontrado hasta el momento. Turnbull , que trabaja en el grupo de investigación y consultoría GNS Science en Nueva Zelanda y sus colegas querían saber más sobre los procesos que dieron forma a esta inusual masa de tierra.

Lo que encontraron los sorprendió: escondido debajo del lado este del sur de Nueva Zelanda y las islas Stewart se encuentra una parte de un supercontinente de mil millones de años.

El descubrimiento sugiere que Zealandia puede no ser tan joven como se pensaba, lo que puede reforzar el caso de su estatus continental.

"Los continentes son como icebergs", afirma el autor del estudio Keith Klepeis, geólogo estructural de la Universidad de Vermont. "Lo que ves en la superficie no es realmente la extensión total de la bestia".

El descubrimiento, descrito en la revista Geology, puede ayudar a resolver un acertijo que ha dejado perplejos a los científicos durante mucho tiempo. La mayoría de los continentes contienen un núcleo de roca conocido como cratón, una especie de núcleo geológico de al menos mil millones de años de antigüedad que actúa como una base estable sobre la que se construyen los continentes. Sin embargo, hasta ahora, la corteza continental más antigua encontrada en Zealandia databa de hace aproximadamente 500 millones de años, relativamente joven en términos geológicos.

Entonces, si Zealandia es un continente, ¿por qué parecía faltar su cratón?

Este fragmento recién descubierto de roca antigua puede ser parte de la pieza que le faltaba a Zealandia. El descubrimiento "marca la casilla final", afirma Turnbull. "Estamos sentados en un continente".

El trabajo también es parte del rompecabezas más grande de cómo se formó Zealandia, o cualquier corteza continental, señala el autor del estudio Joshua Schwartz, geólogo especializado en granitos en la Universidad Estatal de California, Northridge.

"Esa capa encima de la Tierra que llamamos corteza, esa capa delgada es donde ocurre toda la acción por la vida", afirma. La corteza continental es donde vivimos, cultivamos, extraemos agua, extraemos minerales y más. "Esencialmente, toda nuestra vida está construida sobre la corteza".

Encontrar un continente perdido

Los científicos han estado siguiendo el rastro de Zealandia durante décadas, pero definirlo como continente ha resultado complicado. "El sucio secreto de la geología es que no existe una definición real y rápida de un continente", señala Schwartz.

Un componente importante es la composición de las rocas: el lecho marino alrededor de Nueva Zelanda no está hecho de rocas llenas de magnesio y hierro que componen la mayor parte de la corteza oceánica. En cambio, las rocas son tipos ricos en sílice, como el granito, que se encuentran más comúnmente en la corteza continental. Las rocas abarcan un área enorme que también es significativamente más gruesa y elevada en comparación con la corteza oceánica más típica que las rodea.

Un equipo de científicos dirigido por Nick Mortimer de GNS Science de Nueva Zelanda expuso estos puntos y más cuando hicieron un convincente caso para llamar a Zealandia un continente en 2017.

Sin embargo, Mortimer y su equipo mencionaron una rareza: la falta de cualquier cratón obvio.

"Eso es extraño", señala Klepeis. La corteza continental es más flotante que sus contrapartes oceánicas, por lo que tiende a resistir los procesos que reciclan las rocas de la superficie de regreso al manto. El núcleo cratónico estable de estas rocas proporciona una base a partir de la cual los continentes pueden crecer con el tiempo, ya que la lenta marcha de la tectónica de placas envía arcos de islas y otras masas de tierra que se acumulan a lo largo de sus bordes.

Por ejemplo, Schwartz dice de sus vacaciones familiares en Nuevo México: "Estoy al sur del cratón de Wyoming". Esta zona de rocas, algunas de las cuales se remontan más de 3 mil millones de años, es uno de los varios cratones que componen el interior estable de América del Norte.

Sin embargo, las rocas de Santa Fe bajo los pies de Schwartz se unieron al continente más recientemente, cuando una serie de islas colisionaron con la antigua costa.

Hasta ahora, parecía que la corteza más antigua de Zealandia tomó forma a partir de hace aproximadamente 500 millones de años, cuando el continente formaba el borde del supercontinente Gondwana. Zealandia tiene indicios de rocas más antiguas, incluidos fragmentos del manto tan antiguos como 2.7 mil millones de años, pero la corteza más antigua ha sido imprecisa.

El nuevo estudio se centra en 169 muestras del sur de Nueva Zelanda y las islas Stewart.

Turnbull y su equipo habían recolectado durante múltiples viajes a la región, y otros que provenían del catálogo de rocas de la nación, por lo que los sitios de recolección motean el par de islas del sur en su totalidad.

De vuelta en el laboratorio, trituraron las rocas y clasificaron los granos por densidad y magnetismo hasta que todo lo que quedó fue arena fina, en su mayoría cristales de circonio. Turnbull luego seleccionó miles de circones, transfiriéndolos al microscopio, que luego se cubrieron con epoxi y se pulieron antes de que finalmente pudiera comenzar el análisis químico.

"Es un proceso completo", señala Turnbull.

La historia en los cristales

A medida que llegaban los datos, surgió una historia inesperada.

Los investigadores utilizaron un método en el que modelaron la edad no solo de los circones, sino también de la roca madre que se derritió para formarlos. Las edades que registraron revelaron que una franja de circonitas a lo largo del borde este de las dos islas del sur provenían de rocas subterráneas que datan de hace 1.300 millones de años.

En ese momento, todas las masas de tierra del mundo se dirigían hacia una colisión en cámara lenta que finalmente formaría el supercontinente llamado Rodinia. Este aplastamiento global y posterior división probablemente generó focos de magma que se convertirían en la losa de roca muy antigua que ahora acecha en las profundidades de Nueva Zelanda, sugiere el equipo, un fragmento cratónico sobre el que luego se construyó Zealandia.

Los circones también parecen tener marcas de la eventual separación del bebé Zealandia de su supercontinente padre.

Eso es porque los cristales tienen cantidades bajas de un isótopo de oxígeno llamado O-18. Esta huella química es poco común en los circones incrustados en granito, como descubrió el equipo. Para que se formen estas rocas, "un montón de cosas diferentes tienen que unirse", señala Juliana Troch, geoquímica especializada en la generación de magmas en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian en Washington, D.C.

El ingrediente clave es el calor, que ayuda a imprimir firmas de O-18 del agua que se filtra en la roca circundante. Según el equipo, una ardiente columna de manto bajo Rodinia puede haber debilitado partes de su corteza, provocando su ruptura hace unos 750 millones de años y dejando huellas de O-18 en la roca madre del circón.

Los cristales mismos y las rocas que los recubren, no se formaron hasta hace 500 o 100 millones de años, cuando ardientes estallidos de vulcanismo derritieron parcialmente estos trozos de corteza rodiniana oculta. Las gotas de magma se elevaron lentamente hacia arriba, cristalizando en granitos tachonados de circón. Los cambios tectónicos finalmente llevaron estas diminutas cápsulas de tiempo a la superficie, donde Turnbull y su equipo las recogieron por casualidad.

"Esto es algo clásico de la ciencia", afirma Turnbull. "Las cosas que descubrimos son cosas que no necesariamente nos propusimos descubrir".

Un continente recién nacido

Curiosamente, si bien el descubrimiento sugiere que la corteza de Zealandia es mucho más antigua de lo que se pensaba, todavía es considerablemente más joven que sus primos continentales.

Todos los continentes principales— hoy África, Europa, Asia, Australia, América del Norte, América del Sur, y la Antártida: tienen rocas anfitrionas de más de 3 mil millones de años. Actualmente, no existe un límite de edad que defina continentes y cratones, pero sus historias generalmente largas hablan del poder de permanencia esperado de estos accidentes geográficos, explica Schwartz.

Quizás Zealandia sea solo un continente joven. "Estás viendo el proceso de creación de un continente alrededor del fragmento central [rodiniano]", señala. Turnbull está de acuerdo y agrega: "Es como el nacimiento de un cratón".

Sin embargo, se necesita más trabajo para enfocar la imagen de los orígenes de Zealandia.

Las conclusiones del estudio provienen de rastros de lo que se encuentra debajo y no de piezas de Rodinia en la mano, por lo que todavía hay cierta incertidumbre en los pasos precisos que llevaron a las químicas curiosas que encontró el equipo, dice Alex McCoy-West, geoquímico de la Universidad James Cook de Australia.

"Sería asombroso si realmente encontráramos esa evidencia verdadera", señala.

Aún así, el trabajo promete ayudar a los científicos a comprender mejor la danza de los continentes de la Tierra mientras recorren el planeta, combinándose periódicamente en supercontinentes y luego desprendiéndose.

"Este estudio destaca que todavía se pueden obtener fragmentos de esa historia muy antigua de rocas que son mucho, mucho más jóvenes", afirma Jack Mulder, geólogo de la Universidad de Queensland, que no formó parte del equipo de estudio.

Y hay mucho más por descubrir dentro de los límites de Zealandia, agrega Turnbull.

"Simplemente te hace querer seguir explorando".