Hace 80 millones de años, erupciones de lava volcánica causadas por la separación de las placas tectónicas de África y de América del Sur -que se había iniciado hace 120 millones de años- dieron origen a una isla similar a Islandia. Esa isla volcánica, que tendría el tamaño del País de Gales, fue habitada por dinosaurios y estaba compuesta por un cañón, un bosque y playas.

Hace 40 millones de años, la meseta de esa isla empezó a sumergirse hasta llegar a la posición en la cual se encuentra en la actualidad, a 3.000 metros de profundidad en el Atlántico Sur, y a 1.500 kilómetros al este de la costa brasileña, a la altura de Río de Janeiro.

Esta hipótesis de la historia evolutiva de ese fragmento continental sumergido en el océano Atlántico, conocido como Elevación de Rio Grande, se vio reforzada por descubrimientos realizados por investigadores brasileños e ingleses durante un crucero científico por la región realizado entre finales de octubre y comienzos de noviembre de 2018.

Esa expedición, que se concretó con el buque de investigación oceanográfica Discovery, de la realeza británica, formó parte de un proyecto que cuenta con el apoyo de la FAPESP - Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo y que está integrado por investigadores del Instituto Oceanográfico de la Universidad de São Paulo (IO-USP), en Brasil, y de la University of Southampton, en Inglaterra.

El objetivo de dicho proyecto consiste en entender los procesos que controlan la formación, la distribución y la preservación de las cortezas de ferromanganeso, depósitos minerales ricos en metales críticos para la industria electrónica y para la producción de nuevas tecnologías. Entre ellos se encuentran el cobalto, esencial en las baterías recargables de los vehículos eléctricos, y el telurio, fundamental para la producción de células solares destinadas a la generación de energía solar de alta eficiencia.

"Nuestro objetivo es estudiar de qué manera se formaron esas cortezas de ferromanganeso desde el punto de vista biológico, geológico, paleoceanográfico y paleoclimático", declaró Luigi Jovane, docente del IO-USP y uno de los científicos principales del proyecto.

Algunos de esos elementos, cada vez más escasos en la superficie terrestre, se encuentran altamente concentrados en depósitos situados en el fondo del mar, en nódulos y en cortezas de ferromanganeso. Los mayores niveles de telurio, por ejemplo, aparecen en cortezas de ferromanganeso incrustadas en montañas sumergidas.

Con la mira puesta en estas reservas, países tales como Inglaterra, Rusia, Noruega, Francia, China, Alemania, Japón y Corea del Sur, entre otros, han venido preparándose para dar inicio a la minería en el fondo del mar. Con todo, cabe acotar que esta actividad tendrá impactos ambientales y sólo podrá considerársela como una opción viable de ser sostenible.

"Al detectar los procesos que resultan en depósitos de alta calidad, pretendemos desarrollar un modelo predictivo de su existencia y estudiar alternativas tendientes a minimizar los impactos ambientales de la explotación mineral", dijo Jovane.

Con el fin de comprender mejor los procesos que controlan la formación y la composición de esos depósitos minerales oceánicos, los científicos realizaron tres cruceros a pequeñas cuencas de aguas profundas situadas en la costa del norte de África y de Brasil.

El primero de estos cruceros tuvo lugar en octubre de 2016 en llanuras abisales alrededor de la isla de Madeira, en el Atlántico Norte, con el buque de investigación oceanográfico inglés RRS James Cook. En tanto, el segundo crucero se realizó en febrero de 2018 en la Elevación de Rio Grande, con el buque oceanográfico Alpha Crucis, adquirido por la FAPESP para el IO-USP en 2012.

El tercer crucero, en la misma zona, y realizado con el buque Discovery, partió del puerto de Santos (en el estado de São Paulo) el pasado 20 de octubre, con un equipo a bordo compuesto por 10 científicos brasileños y 10 ingleses, y regresó 18 días después, el día 8 de noviembre.

"En este tercer crucero, volvimos a áreas que habíamos estudiado durante el segundo, en febrero, y que no están abarcadas por el programa de estudios de cortezas de cobalto en la Elevación de Rio Grande del Servicio Geológico de Brasil [CPRM]", dijo Jovane.

En 2014, Brasil obtuvo el derecho de estudiar el potencial mineral de 150 lotes en la Elevación de Rio Grande durante los próximos 15 años y presentar los resultados ante la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos (ISA, por sus siglas en inglés), el organismo ligado a la Organización de las Naciones Unidas (ONU) encargado de regular las actividades referentes al fondo de los océanos en aguas internacionales.

"Intentamos no superponer nuestras áreas de estudio a las de CPRM [la Compañía de Investigación de Recursos Minerales, en portugués, la razón social del Servicio Geológico de Brasil] y entender los procesos que actuaron en la Elevación de Rio Grande, que hicieron que éste exhiba las morfologías que observamos", dijo Jovane.

Para mapear el lecho oceánico de la Elevación de Rio Grande, los científicos utilizaron sonares que permitieron mapear el fondo del mar con una resolución suficiente como para visualizar rocas de algunas decenas de centímetros de diámetro.

Con base en los mapas generados por las ondas sonoras de alta frecuencia, se definieron cinco sitios de mayor interés para que un vehículo submarino autónomo, el Autosub6000, registrase imágenes en blanco y negro.

Una vez mapeada el área con los sonares y con el Autosub6000, se envió un vehículo submarino robótico operado por control remoto, el HyBIS. Este vehículo permanece unido al barco y cuenta con cámaras y reflectores para registrar imágenes en video del fondo del mar, además de un brazo mecánico articulado para extraer muestras.

Con estas tecnologías fue posible visualizar en el área central de la elevación una meseta de poca altura, con 800 metros de profundidad, dividida por una grieta profunda, de 1.400 metros de profundidad, que separa el fragmento continental en dos partes.

Esta fisura, denominada Gran Grieta, tiene 24 kilómetros de ancho y valles profundos con cuestas verticales -como un cañón- de hasta 600 metros de altura, compuestas por rocas basálticas.

En las rocas basálticas de la pared del cañón fue posible observar grandes áreas de delgadas cortezas de ferromanganeso bastante erosionadas. "Constatamos que en muchas áreas de la Elevación las cortezas y los subsuelos donde se formaron están erosionándose. Pero no sabemos aún por qué sucede esto", dijo Jovane.

A casi un kilómetro de distancia del borde de la Gran Grieta, los científicos hallaron una cantidad significativa de fragmentos de corteza de ferromanganeso negro sobre arenisca calcárea, lo cual puede constituir una evidencia de que dicha área fue una playa.

A su vez, los bordes de la meseta de la Gran Grieta están compuestos por llanos de bloques de basalto. Este tipo de rocas sólo puede formarse en áreas en donde hay una energía muy alta, tales como lechos de ríos que corren raudamente o en la costa del mar, donde las olas pueden chocar contra los peñascos, expulsar grandes trozos de rocas y hacerlos rodar alrededor hasta formar piedras lisas y redondas.

"Esto constituye una evidencia de que la Elevación de Rio Grande se sumergió. La lava volcánica de las erupciones generadas por la separación de las placas tectónicas de África y de América del Sur se transformó en acantilados y las olas rompieron y rasgaron los peñascos de la Gran Grieta", estimó Bramley Murton, docente de la University of Southampton y científico en jefe de la expedición.

Los científicos también observaron en el fondo de las cuestas, debajo de la lava basáltica, un lecho de arcilla roja. Una de las hipótesis indica que ese depósito de arcilla se fundió en la cima de un segundo flujo de lava, debajo del primero.

Los geólogos reconocen a ese tipo de lodo como la cima de un flujo de lava que fue desgastado debido a condiciones subtropicales y húmedas que oxidaron la lava y dejaron su contenido de hierro rojo y transformaron las rocas en minerales de arcilla. "Es lo que denominamos paleosuelo", dijo Jovane.

Una de las hipótesis indica que cuando las erupciones de lavas volcánicas dieron origen a la Elevación de Rio Grande, el sol y la lluvia corroyeron la cima de la misma y la transformaron en suelo. Miles de años después, los volcanes irrumpieron nuevamente y enterraron el paisaje en otro flujo de lava incandescente, y todo quedó incinerado.

Mientras se iba enfriando, la lava se contrajo y formó la Gran Grieta que se ve en la actualidad. Este proceso probablemente estuvo seguido por ciclos adicionales de meteorización, formación del suelo, crecimiento de plantas, sitios de pastura de animales, erupciones de lava e incineración, según estimó Murton.

"El hallazgo de evidencias que indican que la Elevación de Rio Grande, que está ubicada en aguas profundas, algún día estuvo en tierra firme, fue algo totalmente inesperado", sostuvo el científico. (Fuente: AGENCIA FAPESP/DICYT)