'Islas' subterráneas: fortalezas en un mundo potencialmente menos turbulento
Muchos sismólogos e investigadores han creído durante mucho tiempo que la Tierra posee un manto bien mezclado y de rápido flujo. Pero esa teoría puede requerir algunas revisiones según los nuevos hallazgos de investigadores de la Universidad de Utrecht, en los Países Bajos.
Su evidencia proviene de un par de islas geológicas hundidas, del tamaño de un continente y "desafinadas", ubicadas dentro de un "cementerio" de placas tectónicas a 550 metros bajo la superficie del planeta.
Su estudio, publicado el 22 de enero en la revista Nature, se basa en los tonos generados durante los grandes terremotos que hacen que la Tierra vibre como una campana gigante. Como explica un comunicado universitario adjunto, los sismólogos estudian el interior del planeta analizando las señales acústicas de estas oscilaciones. Los expertos también pueden identificar anomalías en función de si las regiones están desafinadas o si su volumen está atenuado.
Hace más de 25 años, los investigadores descubrieron que algunas de estas reverberaciones profundas de la Tierra apuntaban a la existencia de dos "supercontinentes" subterráneos a cientos de kilómetros debajo de África y el Océano Pacífico. En aquel momento, los científicos no estaban seguros de si estas formaciones cercanas al límite entre el manto y el núcleo de la Tierra eran un fenómeno temporal o si habían existido allí durante millones o miles de millones de años. Lo que sí sabían, sin embargo, era qué encierra el par de misterios.
"Estas dos grandes islas están rodeadas por un cementerio de placas tectónicas que han sido transportadas hasta allí mediante un proceso llamado 'subducción'", explicó en el comunicado del jueves el coautor del estudio y sismólogo de la Universidad de Utrecht, Arwen Deuss. Durante la subducción, una placa tectónica se desplaza debajo de otra, obligándola a alejarse de la superficie de la Tierra hasta casi 600 metros de profundidad.
Los dos subcontinentes, así como cualquier otra zona que haga que las ondas sísmicas se desaceleren, se conocen como Grandes Provincias de Baja Velocidad Sísmica (LLSVP, por sus siglas en inglés). Una de las principales razones por las que se producen desaceleraciones acústicas se debe a que las LLSVP tienen una temperatura más alta en comparación con el entorno que las rodea.
Duess y sus colaboradores se centraron en la capacidad de las LLSVP de "amortiguar" las ondas sísmicas, en referencia a la pérdida de energía que se produce cuando las ondas viajan a través del planeta. Prestaron especial atención a dónde se desafinaban los tonos, pero también a cuán fuertes o silenciosos se volvían durante sus viajes.
Imagen: Ubicación de las LLSVP y representación esquemática de la sección transversal de la Tierra para la velocidad y la amortiguación de las ondas sísmicas. Crédito: Universidad de Utrecht
"En contra de nuestras expectativas, encontramos poca amortiguación en las LLSVP, lo que hizo que allí los tonos sonaran muy fuertes", explicó la coautora del estudio, Sujania Talavera-Soza. "Pero encontramos mucha amortiguación en el cementerio de placas frías, donde los tonos sonaban muy suaves".
Esto contrasta con las lecturas obtenidas del manto superior, que parecían las esperadas (ondas amortiguadas debido a temperaturas más altas). Talavera-Soza comparó la diferencia con salir a correr en un clima cálido o frío. Cuando hace más calor, los corredores tienden a disminuir la velocidad y cansarse más fácilmente que cuando las temperaturas son mucho más frías.
Los colegas sugirieron que no se trate de examinar las temperaturas, sino que se investigue la composición mineral de una LSVP, en particular los tamaños de grano individuales. Según Duess, el tamaño del grano resultó ser "mucho más importante".
Deuss explicó que las LLSVP del cementerio de placas están hechos de pequeños granos que se formaron después de que los minerales se recristalizaran durante el viaje descendente de cada formación hacia el planeta. Los granos más pequeños significan un número mucho mayor de ellos, así como un mayor número de pequeños espacios entre ellos. Las ondas acústicas que viajan a través de estas formaciones pierden energía al atravesar los numerosos límites de grano, lo que genera una mayor amortiguación. Pero como las dos LLSVP emitieron muy poca amortiguación, sus tamaños de grano deben ser mucho mayores.
Los granos más grandes también implican que estas LLSVP son mucho más antiguas de lo que los investigadores inicialmente supusieron: al menos 500 millones de años, pero tal vez incluso superen los mil millones de años. Estos granos minerales también son mucho más rígidos, lo que los hace capaces de resistir el flujo del manto de la Tierra, llamado convección del manto.
"Después de todo, las LLSVP deben ser capaces de sobrevivir a la convección del manto de una forma u otra", dijo Talavera-Soza.
Los recientes descubrimientos contradicen las descripciones de un manto muy fluido y bien mezclado que se encuentran en la mayoría de los libros de texto de geología. Una revisión sismológica tan potencialmente importante repercute mucho más allá de la composición, la edad o el movimiento de las LLSVP. Comprender cómo estas formaciones gigantescas crecen en tamaño e interactúan con su entorno ayuda a comprender mejor la evolución planetaria de la Tierra. También tiene implicaciones para el funcionamiento interno de los volcanes y las montañas.
"El manto de la Tierra es el motor que impulsa todos estos fenómenos", dijo Duess, quien puso como ejemplo las plumas del manto. Estas grandes bolsas de material fundido se elevan a través de la Tierra desde las profundidades de su interior, de forma muy similar al movimiento de una lámpara de lava. Una vez cerca de la superficie, estas columnas contribuyen a provocar erupciones volcánicas. "Creemos que esas columnas del manto se originan en los bordes de las LLSVP", dijo Duess.
La investigación se ha publicado en Nature: Global 3D model of mantle attenuation using seismic normal modes
