Una nueva investigación es la primera en tomar una imagen detallada de una bolsa de roca inusual en la capa límite con el núcleo de la Tierra, a unos 3.000 kilómetros debajo de la superficie.

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La enigmática área de roca, que se encuentra casi directamente debajo de las islas hawaianas, es una de varias zonas de velocidad ultrabaja, llamada así porque las ondas sísmicas se vuelven lentas a medida que 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 del interior profundo 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 en un comunicado el autor principal Zhi Li, estudiante del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge.

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Capas como una 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, y encima de eso una capa exterior delgada: 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.

Superando los límites de la computación moderna

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 doctor 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, dijo 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. Según los autores, 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 doctora Sanne Cottaar de Cambridge Earth Sciences.

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Comprender las cadenas volcánicas

La nueva 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. El origen de los volcanes de punto caliente ha sido ampliamente debatido, 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.

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.

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. (I)