Geociencias

Descubren características desconcertantes en el interior de la Tierra

La estructura rocosa debajo de Hawái es un hito real en la sismología de la Tierra profunda

Descubren características desconcertantes en el interior de la Tierra
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CAM/T21

Una nueva investigación ha obtenido la primera "imagen" detallada de una bolsa de roca inusual en la capa límite con el núcleo, a unos tres mil kilómetros por debajo de Hawái. Sugiere que el interior profundo de la Tierra es tan variable como su superficie.

Una enigmática área de roca se encuentra casi directamente debajo de las islas Hawái: es una de las zonas de velocidad ultra baja (ULVZ), llamada así porque las ondas sísmicas se vuelven lentas a medida que pasan a través de ellas.

Una nueva investigación, dirigida por la Universidad de Cambridge, ha descrito en detalle, en un artículo publicado en Nature Communications, la compleja variabilidad interna de uno de estos bolsillos, arrojando luz sobre el paisaje del interior profundo de la Tierra y de los procesos que se desarrollan en su interior. 

“De todas las características interiores profundas de la Tierra, estas son las más fascinantes y complejas. Ahora tenemos la primera evidencia sólida que muestra su estructura interna: es un hito real en la sismología de la Tierra profunda”, explica el autor principal Zhi Li.

Capas de cebolla

El interior de la Tierra tiene capas como una cebolla: en el centro se encuentra el núcleo de hierro y níquel, rodeado por una capa gruesa conocida como manto. Encima figura una delgada capa exterior: la corteza en la que vivimos.

Aunque el manto es roca sólida, está lo suficientemente caliente como para fluir con pausada lentitud. Estas corrientes de convección interna proporcionan calor a la superficie, impulsando el movimiento de las placas tectónicas y alimentando las erupciones volcánicas. 

Los científicos utilizan las ondas sísmicas de los terremotos para "ver" lo que pasa debajo de la superficie de la Tierra: los ecos y las sombras de estas ondas revelan imágenes de la topografía interior profunda, que son parecidas a las de un radar.

Pero, hasta hace poco, esas imágenes de las estructuras situadas en el límite entre el núcleo y el manto, un área de interés clave para estudiar el flujo de calor interno de nuestro planeta, han sido granulosas y difíciles de interpretar.

Modelado numérico

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron los últimos métodos de modelado numérico para revelar estructuras a escala de kilómetros en el límite entre el núcleo y el manto. El modelado numérico es una técnica basada en el cálculo numérico, utilizada en muchos campos de estudio para validar o refutar modelos conceptuales.

Con la precisión que otorga este método, los investigadores observaron una reducción del 40% en la velocidad de las ondas sísmicas que viajaban en la base de la zona de velocidad ultrabaja debajo de Hawái.

Esto respalda las propuestas existentes de que la zona contiene mucho más hierro que las rocas circundantes, lo que significa que es más densa y lenta.

"Es posible que este material rico en hierro sea un remanente de rocas antiguas de la historia temprana de la Tierra, o incluso que el hierro se esté escapando del núcleo por un medio desconocido", señala la líder del proyecto, Sanne Cottaar.

Debajo de las cadenas volcánicas

La nueva investigación ayuda a los científicos a comprender mejor qué origina las cadenas volcánicas, como las que se encuentran debajo de las islas de Hawái, una de las zonas geológicas más conocidas y estudiadas del mundo.

Los científicos han comenzado a notar una correlación entre la ubicación de los lugares volcánicos conocidos como puntos calientes, como los de Hawái e Islandia, y las zonas de velocidad ultrabaja identificados en la base del manto.

Aunque el origen de los volcanes de punto caliente sigue siendo todavía fuente de debate, la teoría más popular sugiere que estructuras similares a penachos traen material del manto caliente desde el límite entre el núcleo y el manto hasta la superficie.

Con las nuevas imágenes de la zona de velocidad ultrabaja debajo de Hawái obtenidas ahora, el equipo puede recopilar evidencia física inédita de lo que probablemente sea la raíz de la columna de volcanes que alimenta a Hawái.

¿Fuga en el núcleo?

Su observación de roca densa y rica en hierro debajo de Hawái apoyaría las observaciones de superficie.

“Los basaltos en erupción de Hawái tienen firmas de isótopos anómalos que podrían apuntar a un origen en la Tierra primitiva o a una fuga en el núcleo, lo que significa que parte de este material denso acumulado en la base debe ser arrastrado a la superficie”, dijo Cottaar.

Ahora es necesario obtener más imágenes del límite entre el núcleo y el manto para descubrir si todos los puntos calientes de la superficie tienen una bolsa de material denso en la base.

Dónde y cómo se puede enfocar el límite entre el núcleo y el manto, depende de dónde ocurren los terremotos y dónde se instalan los sismómetros para registrar las olas. 

Interior variable

Las observaciones del equipo se suman a un creciente cuerpo de evidencia de que el interior profundo de la Tierra es tan variable como su superficie.

"Estas zonas de baja velocidad son una de las características más intrincadas que vemos en profundidades extremas: si ampliamos nuestra búsqueda, es probable que veamos niveles cada vez mayores de complejidad, tanto estructural como química, en el límite entre el núcleo y el manto", dijo. Li.

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Los investigadores planean aplicar sus técnicas para mejorar la resolución de las imágenes de otros bolsillos en el límite entre el núcleo y el manto, así como para cartografiar el paisaje geológico a través del límite entre el núcleo y el manto y comprender así su relación con la dinámica y la historia evolutiva de nuestro planeta.

Referencia

Kilometer-scale structure on the core–mantle boundary near Hawaii. Zhi Li, et al. Nature Communications, Volume 13, Article number: 2787 (2022).DOI: 10.1038/s41467-022-30502-5