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Ciencia

La Madre Tierra

Un equipo de la USP ubica a América del Sur en el mapa de Rodinia, un supercontinente que existió hace mil millones años

Diez mil muestras cilíndricas de roca de dos centímetros de altura develan la América del Sur de mil millones de años atrás, un cuadro bastante diferente al actual mapamundi. En aquella época, lo que corresponde al actual territorio brasileño estaba constituido por una serie de grandes islas distantes unas de las otras. El bloque que corresponde a la Amazonia estaba separado de Goiás y del nordeste del país por mares y, al mismo tiempo, más cercano a la porción sur del país que en la actualidad y casi pegado a lo que sería América del Norte.

Recolectadas del norte al sur de Brasil, en el resto de América del Sur y en África, las muestras de rocas cuentan historias que permitieron que un equipo de la Universidad de São Paulo (USP) armara el rompecabezas de la composición de Rodinia – Madre Tierra, en ruso -, uno de los supercontinentes en los cuales la corteza terrestre se dividía hace alrededor de mil millones de años, período anterior al de Gondwana – el supercontinente más conocido, formado hace 750 millones de años a partir de la fragmentación de Rodinia. Para llegar a estos resultados, los investigadores del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG) utilizaron la técnica del paleomagnetismo, que se basa en el hecho de que una roca, al enfriarse, crea una marca que muestra la dirección del campo magnético terrestre en aquel momento y permite así localizar su posición con relación a los polos.

Laurentia
Este trabajo, desarrollado en el marco de un proyecto iniciado en 1998, fue presentado en octubre de 2001 en un congreso en Perth, Australia, y en un simposio internacional sobre Rodinia y Gondwana reunido en Osaka, Japón. Los descubrimientos completan y corrigen el primer mapa de Rodinia, mostrado en 1991 por el geólogo estadounidense Paul Hoffman, que trabaja actualmente en la Universidad de Harvard, Estados Unidos. Fundamentado en estudios llevados a adelante principalmente en el Hemisferio Norte, el mapa de Hoffman mostraba un supercontinente cuyo centro era un gran bloque llamado Laurentia – la actual América del Norte. A su alrededor, se aglutinaban los bloques que formarían la Antártica, Australia, Siberia, la India, Kalahari (este de África), el sur de China, Congo-San Francisco (parte de África y del nordeste brasileño) y el Continente Báltico (el norte de Europa).

El grupo brasileño, que ya actuaba en el área desde el comienzo de los años 70, decidió entonces ofrecer una visión sudamericana de Rodinia, agregándole piezas al rompecabezas de Hoffman. Coordinado por Igor Ivory Gil Pacca, el grupo del IAG centró su foco en las rocas de los cratones, que formaron el sur de Rodinia. Los cratones son los bloques rocosos más antiguos de la litosfera – la capa externa del planeta, formada por la corteza y por el manto superior, que tiene cerca de 100 kilómetros de espesor.

El grupo recolectó material en Mato Grosso, Rondônia, Ceará, Bahía y Paraná. Recogió muestras también en Argentina, Uruguay, Paraguay y Bolivia, y del otro lado del Atlántico, en Gabón, Nigeria y Camerún. Se recolectaron rocas de los tres tipos: las sedimentarias (arenitos, carbonatos y siltitas), las magmáticas (basaltos, granitos, gabros y andesitas) y las metamórficas (anfibolitas, granulitas, migmatitas y gneises). A medida que terminaban los análisis de este material, el grupo agregaba piezas a la propuesta original. Inicialmente, mostró que la región central de Goiás, el Río de la Plata (que abarcaba el sur de Brasil), África Occidental y otros bloques menores también participaron en la formación y fragmentación del supercontinente.

El resultado es que la imagen ideada por Hoffman cambió significativamente: la Amazonia, por ejemplo, salió del lado oeste y fue a parar al este. Según Pacca, Hoffman incluyó a la Amazonia en el mapa de 1991 con base en evidencias estructurales y semejanzas geológicas, pero con poquísimas informaciones paleomagnéticas, indispensables para la reconstitución de la Tierra antigua. “Era casi una suposición, una posibilidad”, comenta. Uno de los méritos del equipo de la USP fue precisamente reunir abundantes datos sobre la posición del bloque amazónico en Rodinia. “Hoy en día ya no quedan más dudas”, asegura.

La historia extraída de las rocas refuerza las hipótesis sobre la apariencia que tenía la Tierra hace mil millones de años – un quinto de su edad. Se cree que en la época de Rodinia el planeta era una inmensa bola de hielo, resultante probablemente de interferencias astronómicas y alteraciones de órbita: el hielo aumentaba la reflexión de la luz, lo que disminuía la absorción de energía. Luego llegó la otra cara de la moneda: la intensa actividad volcánica de aquel período emitía una cantidad enorme de gases, que acabaron por originar un gigantesco efecto invernadero.

El hielo empezó a derretirse y, en alrededor de 10 mil anos – un período geológico extremadamente corto -, la temperatura de la Tierra trepó de 50ºC (grados Celsius) bajo cero a 50ºC sobre cero. La consecuencias sobre la vida, aún incipiente, fueron inmediatas. “Estos eventos de estrés favorecieron el surgimiento de los seres pluricelulares”, dice Ricardo Trindade, investigador del equipo del IAG. “Antes, lo que había en la Tierra eran cianobacterias, seres muy sencillos y capaces de sobrevivir en condiciones adversas.”

Rodinia en pedazos
Fue precisamente en esa época de intensos cambios climáticos, hace cerca de 750 millones de años, que Rodinia empezó a fragmentarse, y el baile de los bloques comenzó a formar otro supercontinente: Gondwana. Éste aglutinaba a las actuales América del Sur, África, Antártida, Australia e India. Los bloques que formarían Brasil comenzaron a aproximarse al dibujo actual cuando surgió el último de los grandescontinentes: Pangea, hace cerca de 300 millones de años. De la fragmentación de Pangea nacieron los actuales océanos y continentes, hace aproximadamente 100 millones de años.

Y el baile no para: se estima que actualmente los bloques se mueven 3 centímetros por año en promedio. El grupo del IAG apunta algunas tendencias: durante los próximos millones de años, surgirían rajaduras en América do Norte, en Asia y entre África y la Península Arábiga. Brasil y África se encontrarán nuevamente, esta vez del otro lado – el oeste brasileño con el este africano.

Tanto los descubrimientos como las conjeturas se apoyan en la Teoría de la Deriva Continental, presentada en 1912 por el científico alemán Alfred Wegener (1880-1930), pero solamente consolidada en los años 60. De acuerdo con dicha teoría, a litosfera esta formada por partes que se deforman, llamadas placas tectónicas. Estas placas se mueven a lo largo de la superficie, se quiebran y se juntan, todo esto bajo el impulso del calor interior de la Tierra.

Rocas marcadas
Con todo, a medida en que se retrocede en el tiempo, crece la incertidumbre sobre el movimiento efectivo de las placas, de manera tal que no se puede decir que el mapa de Rodinia, incluso con los agregados de las contribuciones brasileñas, sea definitivo. “Al margen de persistir ciertas dudas sobre cuáles bloques realmente formaron parte de Rodinia, existen divergencias sobre la posición correcta de éstos y dónde exactamente se encajarían”, afirma Manoel Souza D’Agrella, del grupo do IAG. En un artículo publicado en marzo en Geology, una de las revistas más importantes del área, Ebbe Hartz y Trond Torsvik, de la Universidad de Oslo, Noruega, muestran evidencias de que el continente báltico estaría en realidad en una posición invertida con relación al que se tiene actualmente: el norte sería el sur y viceversa.

“Esta verificación tendría implicaciones para la Amazonia, que normalmente aparece pegada al continente báltico en las reconstrucciones de Rodinia”, dice Hoffman, autor del primer mapa. Según éste, un estudio que saldrá en Earth and Planetary Science Letters muestra que Australia puede no haber estado al norte de México, uno de los integrantes del bloque llamado Laurentia, hace mil millones de años.

Existen divergencias, pero en un punto los investigadores coinciden: sería imposible recuperar esa historia tan remota sin el paleomagnetismo, una herramienta que el IAG y los otros grupos adoptan para relatar la deriva continental. Esta técnica se basa en el hecho de que, ya sea hace mil millones de años o hace 100 millones de años, el enfriamiento de una roca siempre registra en ésta la dirección del campo magnético terrestre. “El paleomagnetismo determina la latitud en la que el bloque de roca se encontraba y la posición de éste con relación al eje de la Tierra”, afirma la geofísica Márcia Ernesto, que divide con Pacca la coordinación del equipo de la USP.

Al final de los años 90, teniendo ya las primeras muestras en manos, el grupo del IAG constató que la posición del polo archivada en las rocas no se correspondía con la actual: en una era vertical, en la otra horizontal, otras eran posiciones diagonales diversas. La hipótesis de que el campo magnético terrestre se haya alterado en el transcurso del tiempo fue rápidamente descartada: “Los polos magnéticos terrestres siempre estuvieron muy cerca de los polos geográficos”, enfatiza Pacca. “Y el eje magnético terrestre funciona como un gran imán de barras, próximo al eje de rotación”. Por lo tanto, lo que explica la discrepancia en la orientación magnética de las rocas es que los continentes efectivamente estuvieron moviéndose.

Rutas continentales
Después se realizó el análisis de rocas de diferentes edades, colectadas en el mismo lugar. La serie histórica permitiría definir las direcciones de polo registradas. Un ejemplo hipotético: hace 800 millones de años, la dirección era horizontal, a los 600 millones hizo una curva hacia la izquierda, a los 300 millones a la derecha y así sucesivamente. La memoria de las rocas archiva las rutas. Al juntar estos rastros y ordenarlos en una línea de sentidos, surge la curva de deriva polar aparente -que muestra claramente los caminos de los continentes.

Eso fue lo que ocurrió con las arenitas recogidas en dos cascadas en Mato Grosso – una en Salto do Céu, cerca de Cuiabá, y otra en Vila Bela da Santíssima Trindade, antigua capital de dicho estado, cerca de Bolivia -, que dieron seguridad sobre dónde estaban los bloques que formarían América del Sur. Una vez trazadas las rutas de movimiento de América del Sur y de África, los investigadores pusieron la primera sobre la segunda y viceversa, y vieron exactamente dónde y cuándo esos continentes se aproximaron o se alejaron.

El trabajo de campo exige paciencia y una cierta dosis de adrenalina para la aventura. La última vez que estuvo en Rondônia, en julio de 2001, el grupo tuvo que invadir áreas controladas por las madereras, y el vehículo de la universidad fue confundido con la fiscalización. “No fue nada agradable”, cuenta Pacca: “Casi llevamos unos tiros”.En el campo, los investigadores penetran las rocas con un taladro especial y extraen los cilindros. Inmediatamente, una brújula determina la dirección del campo magnético en el momento y el investigador anota en la propia muestra. En el laboratorio, las muestras pasan por hornos que aumentan y disminuyen la temperatura alternadamente, para eliminar interferencias magnéticas recientes. Es necesario dejar solamente el registro antiguo, que es analizado en una sala blindada – “el lugar de campo magnético menos intenso que existe en São Paulo”, según Márcia.

Asociaciones
El grupo recibió el refuerzo del Centro de Investigaciones Geocronológicas del Instituto de Geociencias (IG), también de la USP. Allí que se realizan los análisis químicos y de elementos radioactivos, que certifican la edad de las rocas. “Como el margen de error es mínimo, podemos establecer hipótesis cada vez más coherentes sobre la formación de Rodinia”, dice Wilson Teixeira, director del Instituto de Geociencias (IG) de la USP, que integra el grupo. A propósito: l IG fue sede de un encuentro internacional sobre Rodinia, realizado en agosto del año pasado.

El grupo del IAG, actualmente una referencia internacional y probablemente el único que trabaja con paleomagnetismo en Brasil, actúa en colaboración también con grupos de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) de Río Claro y de las universidades federales de Bahía, de Pará y de Río Grande do Norte, que facilitan la recolección e interpretación de los resultados. Existen también alianzas con especialistas de las universidades de Berkeley (Estados Unidos), Trieste y Padua (Italia), Suecia, Toulouse (Francia) y Buenos Aires (Argentina). El habitual espíritu de colaboración entre los científicos es reforzado por el hecho de que nadie sabe dónde puede estar la roca faltante del rompecabezas que cada grupo procura armar.

EL PROYECTO
Participación de las Unidades Cratónicas de América del Sur en la Evolución de Supercontinentes Desde el Mesoproterozoico
Modalidad
Proyecto temático
Coordinador
Igor Ivory Gil Pacca – IAG/USP
Inversión
R$ 292.409,52

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