Un estudio detecta montañas a 660 kilómetros de profundidad en la zona de transición del manto terrestre

Estructura de la Tierra / foto Victor Josan – Shutterstock

En un estudio publicado en Science, las geofísicas de Princeton Jessica Irving y Wenbo Wu, junto con Sidao Ni, del Instituto de Geodesia y Geofísica de China, utilizaron datos recogidos durante un terremoto masivo para detectar montañas y otras topografías en la base de la zona de transición del manto, una capa a 660 kilómetros de profundidad que separa el manto superior del inferior.

Los terremotos profundos envían ondas de choque en todas direcciones que pueden viajar a través del núcleo hacia el otro lado del planeta y viceversa. Para este estudio, los datos clave provienen de las ondas recogidas después de un terremoto de magnitud 8,2 -el segundo terremoto profundo más grande jamás registrado- que sacudió a Bolivia en 1994.

La tecnología depende de una propiedad fundamental de las ondas: su capacidad para doblarse y rebotar. Así como las ondas de luz pueden rebotar (reflejar) en un espejo o doblarse (refractar) al pasar a través de un prisma, las ondas sísmicas viajan directamente a través de rocas homogéneas, pero reflejan o se refractan cuando encuentran cualquier límite o aspereza.

Según Wu, autor principal del artículo, sabemos que casi todos los objetos tienen asperezas superficiales y por lo tanto dispersan la luz, es por eso que podemos ver estos objetos – las ondas dispersas llevan la información sobre la rugosidad de la superficie. En este estudio, investigamos ondas sísmicas dispersas que viajan dentro de la Tierra para detectar la rugosidad de la zona a 660 kilómetros de profundidad de la Tierra.

Situación de la zona de transición del manto / foto Kyle McKernan, Princeton University

Los investigadores se sorprendieron por lo áspero que es ese límite, más áspero que la capa superficial en la que vivimos. En otras palabras, una topografía más fuerte que la de las Montañas Rocosas o los Apalaches está presente en el límite de los 660 kilómetros, según Wu.

Su modelo estadístico no permitía determinaciones precisas de la altura, pero existe la posibilidad de que estas montañas sean más grandes que cualquier otra cosa en la superficie de la Tierra. La rugosidad tampoco estaba distribuida equitativamente; así como la superficie de la corteza tiene fondos oceánicos lisos y montañas masivas, el límite de 660 kilómetros tiene áreas ásperas y zonas lisas. Los investigadores también examinaron una capa a 410 kilómetros de profundidad, en la parte superior de la zona de transición del manto medio, pero no encontraron rugosidad similar.

La presencia de rugosidad en el límite de los 660 kilómetros tiene implicaciones significativas para comprender cómo se formó nuestro planeta y cómo sigue funcionando. Esa capa divide el manto, que constituye aproximadamente el 84% del volumen de la Tierra, en sus secciones superior e inferior. Durante años, los geocientíficos han debatido cuán importante es ese límite. En particular, han investigado cómo el calor viaja a través del manto – si las rocas calientes son transportadas suavemente desde el límite entre el núcleo y el manto hasta la parte superior de éste, o si esa transferencia es interrumpida en esta capa.

La sismóloga Jessica Irving / foto Denise Applewhite, Princeton University

Evidencias geoquímicas y mineralógicas sugieren que el manto superior e inferior son químicamente diferentes, lo que apoya la idea de que las dos secciones no se mezclan térmica o físicamente. Otras observaciones sugieren que no hay diferencias químicas entre el manto superior e inferior, lo que lleva a algunos a argumentar a favor de lo que se llama un “manto mezclado”, en el que tanto el manto superior como el inferior participan en el mismo ciclo de transferencia de calor.

Los datos del nuevo estudio sugieren que ambos grupos podrían estar parcialmente en lo cierto. Las zonas más lisas del límite de 660 kilómetros podrían ser el resultado de una mezcla vertical más completa, mientras que las zonas más accidentadas y montañosas podrían haberse formado donde el manto superior e inferior no se mezclan tan bien.

Según Irving lo emocionante de estos resultados es que nos dan nueva información para entender el destino de las antiguas placas tectónicas que han descendido al manto, y donde el material del manto antiguo aún podría residir.

Fuentes: Inferring Earth’s discontinuous chemical layering from the 660-kilometer boundary topography, Wenbo Wu, Sidao Ni, Jessica C.E. Irving, Science, DOI: 10.1126/science.aav0822 / Princeton University.