Encuentran desconcertantes características en el núcleo de la Tierra

Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Cambridge es la primera en obtener una "imagen" detallada de una bolsa de roca inusual en la capa límite con el núcleo de la Tierra, a unos tres mil kilómetros por debajo de la superficie.

 

La enigmática área de roca, que se encuentra casi directamente debajo de las islas hawaianas, es una de varias zonas de velocidad ultra baja, llamada así porque las ondas sísmicas se vuelven lentas cuando pasan a través de ellas.

La investigación, publicada en Nature Communications, es la primera en revelar en detalle la compleja variabilidad interna de uno de estos bolsillos, arrojando luz sobre el paisaje del interior profundo de la Tierra y los procesos que operan dentro de él. 

“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”, dijo el autor principal Zhi Li, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge.

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, y encima de eso una delgada capa exterior: la corteza en la que vivimos. Aunque el manto es roca sólida, está lo suficientemente caliente como para fluir extremadamente lentamente. Estas corrientes de convección interna alimentan 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' debajo de la superficie de la Tierra: los ecos y las sombras de estas ondas revelan imágenes similares a las de un radar de la topografía interior profunda. Pero, hasta hace poco, las imágenes' de las estructuras 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.

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. Según el coautor, el Dr. Kuangdai Leng, quien desarrolló los métodos mientras estaba en la Universidad de Oxford, "realmente estamos superando los límites de la computación moderna de alto rendimiento para las simulaciones elastodinámicas, aprovechando las simetrías de onda que antes no se notaban o no se usaban". Leng, que actualmente trabaja en el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología, dice que esto significa que pueden mejorar la resolución de las imágenes en un orden de magnitud en comparación con el trabajo anterior.

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", dijo la líder del proyecto, la Dra. Sanne Cottaar de Cambridge Earth Sciences.

La investigación también podría ayudar a los científicos a comprender qué se encuentra debajo y da lugar a cadenas volcánicas como las islas de Hawái. Los científicos han comenzado a notar una correlación entre la ubicación de los volcanes de punto de acceso con nombres descriptivos, que incluyen Hawái e Islandia, y las zonas de velocidad ultrabaja en la base del manto. Se ha debatido el origen de los volcanes de punto caliente, pero la teoría más popular sugiere que las estructuras similares a penachos traen material del manto caliente desde el límite entre el núcleo y el manto hasta la superficie.

Con imágenes de la zona de velocidad ultrabaja debajo de Hawái ahora disponibles, el equipo también puede recopilar evidencia física rara de lo que probablemente sea la raíz de la columna que alimenta a Hawái. 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 isotópicas anómalas 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 imágenes de más del límite entre el núcleo y el manto para comprender 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. 

Ahora 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 mapear nuevas zonas. Eventualmente, esperan mapear el paisaje geológico a través del límite entre el núcleo y el manto y comprender su relación con la dinámica y la historia evolutiva de nuestro planeta.

Referencia:

Zhi Li. et al. Kilometer-scale structure on the core–mantle boundary near Hawaii. Nature Communications 2022. doi.org/10.1038/s41467-022-30502-5

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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