cuando un penacho caliente de roca se eleva a través del manto de la tierra para perforar la corteza suprayacente, puede crear no solo una isla oceánica volcánica, sino también un oleaje en el fondo oceánico de cientos a miles de kilómetros de largo. Con el tiempo la isla es arrastrada por la placa tectónica subyacente, y el penacho sale otra isla en su lugar., Durante millones de años, este punto de acceso geológico puede producir una cadena de islas que se arrastran, en las que la vida puede florecer temporalmente antes de que las islas se hundan, una por una, de nuevo en el mar.
La Tierra está llena de docenas de puntos calientes, incluidos los que produjeron las cadenas de islas de Hawái y Galápagos. Si bien el proceso por el cual se forman las islas volcánicas es similar de cadena en cadena, el tiempo que pasa cualquier isla por encima del nivel del mar puede variar ampliamente, desde unos pocos millones de años en el caso de las Galápagos hasta más de 20 millones para las Islas Canarias., La edad de una isla puede determinar la vida y los paisajes que evolucionan allí. Y sin embargo, los mecanismos que establecen la vida útil de una isla son en gran medida desconocidos.
ahora los científicos del MIT tienen una idea sobre los procesos que determinan la edad de una isla volcánica. En un artículo publicado hoy en Science Advances, reportan un análisis de 14 grandes cadenas de islas volcánicas alrededor del mundo. Encontraron que la edad de una isla está relacionada con dos factores geológicos principales: La velocidad de la placa subyacente y el tamaño del oleaje generado por el penacho de punto caliente.,
por ejemplo, si una isla se encuentra en una placa que se mueve rápidamente, es probable que tenga una vida útil corta, a menos que, como es el caso de Hawái, también haya sido creada por un penacho muy grande. El penacho que dio origen a las islas hawaianas es uno de los más grandes de la Tierra, y mientras que la placa del Pacífico sobre la que se asienta Hawai es relativamente rápida en comparación con otras placas oceánicas, toma un tiempo considerable para que la placa se deslice sobre el oleaje expansivo del penacho.,
los investigadores encontraron que esta interacción entre la velocidad tectónica y el tamaño de la pluma explica por qué las islas hawaianas persisten sobre el nivel del mar durante millones de años más que las Islas Galápagos más antiguas, que también se sientan en placas que viajan a una velocidad similar pero sobre una pluma mucho más pequeña. En comparación, las Islas Canarias, entre las cadenas de islas más antiguas del mundo, se sientan en la placa Atlántica de movimiento lento y sobre una pluma relativamente grande.,
«estas cadenas insulares son laboratorios dinámicos e insulares en los que los biólogos se han centrado durante mucho tiempo», dice la ex estudiante graduada del MIT Kimberly Huppert, autora principal del estudio. «Pero además de los estudios sobre cadenas individuales, no hay mucho trabajo que las relacione con los procesos de la tierra sólida, kilómetros por debajo de la superficie.,»
«Puedes imaginar a todos estos organismos viviendo en una especie de cinta de correr hecha de islas, como escalones, y están evolucionando, divergiendo, migrando a nuevas islas, y las Islas antiguas se están ahogando», agrega Taylor Perron, jefe asociado del departamento de Ciencias de la Tierra, atmosféricas y planetarias del MIT. «Lo que Kim ha demostrado es que hay un mecanismo Geofísico que controla qué tan rápido se mueve esta cinta y cuánto tiempo pasan las cadenas de las Islas antes de que caigan al final.,»
Huppert and Perron co-authored the study with Leigh Royden, professor of earth, atmospheric and planetary sciences at MIT.
hundiendo un soplete
El nuevo estudio es parte del trabajo de tesis del MIT de Huppert, en el que se centró principalmente en la evolución de los paisajes en las cadenas de islas volcánicas, las islas hawaianas en particular. Al estudiar los procesos que contribuyen a la erosión de las Islas, desenterró una controversia en la literatura sobre los procesos que causan que el fondo marino se hinche alrededor de las Islas hotspot.,
«la idea era, si se calienta algo de la parte inferior de la placa, se puede hacer que suba muy rápido con solo elevación térmica, básicamente como un soplete debajo de la placa», dice Royden.
si esta idea es correcta, entonces por la misma razón, el enfriamiento de la placa calentada debería hacer que el fondo marino se hundiera y las Islas eventualmente se hundieran de nuevo en el océano. Pero al estudiar las edades de las Islas ahogadas en cadenas de puntos calientes en todo el mundo, Huppert descubrió que las islas se ahogan a un ritmo más rápido de lo que cualquier mecanismo de enfriamiento natural podría explicar.,
«así que la mayor parte de esta elevación y hundimiento no podría haber sido de calefacción y refrigeración», dice Royden. «Tenía que ser otra cosa.»
la observación de Huppert inspiró al grupo a comparar las principales cadenas de islas volcánicas con la esperanza de identificar los mecanismos de elevación y hundimiento de las islas, que probablemente sean los mismos procesos que establecen la vida útil de una isla, o el tiempo sobre el nivel del mar.
evolución, en una cinta de correr
en su análisis, los investigadores observaron 14 cadenas de islas volcánicas en todo el mundo, incluidas las islas hawaianas, Galápagos y Canarias., Para cada cadena de Islas, notaron la dirección en la que se movía la placa tectónica subyacente y midieron la velocidad promedio de la placa en relación con el punto caliente. Luego midieron, en la dirección de cada cadena de islas, la distancia entre el comienzo y el final del oleaje, o levantamiento en la corteza, creado por el penacho subyacente., Para cada cadena de Islas, dividieron la distancia del oleaje por la velocidad de la placa para llegar a un número que representa el tiempo promedio que una isla volcánica debe pasar encima del oleaje del penacho, lo que debería determinar cuánto tiempo una isla permanece sobre el nivel del mar antes de hundirse en el océano.
cuando los investigadores compararon sus cálculos con las edades reales de cada isla en cada una de las 14 cadenas, incluidas las islas que se habían hundido por debajo del nivel del mar, encontraron una fuerte correlación entre el tiempo pasado en la cima del oleaje y la cantidad típica de tiempo que las Islas permanecen por encima del nivel del mar., La vida útil de una isla volcánica, concluyeron, depende de una combinación de la velocidad de la placa subyacente y el tamaño del penacho, o hinchazón que crea.
Huppert dice que los procesos que establecen la edad de una isla pueden ayudar a los científicos a comprender mejor la biodiversidad y cómo la vida se ve diferente de una cadena de islas a otra.
«si una isla pasa mucho tiempo sobre el nivel del mar, eso proporciona un largo tiempo para que la especiación se desarrolle», dice Huppert., «Pero si tienes una cadena de islas donde tienes islas que se ahogan a un ritmo más rápido, entonces afectará la capacidad de la fauna para irradiar a las islas vecinas, y cómo estas islas están pobladas.»
los investigadores postulan que, en cierto sentido, tenemos que agradecer la interacción de la velocidad tectónica y el tamaño de la pluma por nuestra comprensión moderna de la evolución.,
«estamos viendo un proceso en la tierra sólida que está contribuyendo al hecho de que las Galápagos son una cinta de correr que se mueve muy rápido, con islas que se mueven muy rápidamente, con poco tiempo para erosionarse, y este fue el sistema que llevó a la gente a descubrir la evolución», señala Royden. «Así que, en cierto sentido, este proceso realmente preparó el escenario para que los humanos descubrieran de qué se trataba la evolución, al hacerlo en este microcosmos. Si no hubiera habido este proceso, y las Galápagos no hubieran estado en ese corto tiempo de residencia, quién sabe cuánto tiempo le habría tomado a la gente averiguarlo.,»
esta investigación fue apoyada, en parte, por la NASA.