Los sismólogos saben desde hace tiempo que las ondas sísmicas (generadas por los terremotos) no recorren todas las partes del interior de la Tierra a la misma velocidad.
Este principio les ha permitido visualizar el interior de nuestro planeta, incluso a profundidades inaccesibles para los humanos, utilizando técnicas similares a las que se emplean en las tomografías computarizadas para obtener imágenes médicas.
Revelan uno de los secretos más profundos de la Tierra: dos gigantescas estructuras reescriben la historia geológica del planeta
En las profundidades del manto (la capa que se encuentra entre el núcleo de hierro de la Tierra y su corteza dominada por sílice), hay vastas áreas debajo del océano Pacífico y el continente africano donde las ondas sísmicas viajan mucho más lentamente que el promedio. Estas “provincias grandes de baja velocidad” (LLVP, por sus siglas en inglés) son más grandes que los continentes, con hasta 900 kilómetros de altura y miles de kilómetros de ancho.
Una hipótesis común es que las LLVP están formadas por corteza oceánica que fue empujada hacia el manto en las zonas de subducción. Este material de la corteza luego fue removido a través del manto durante millones de años y se acumuló para formar las LLVP.
Los investigadores han asumido que ambos LLVP son similares entre sí en naturaleza, por ejemplo, en composición química y edad, porque las ondas sísmicas viajan a través de ellos de manera similar. Pero un nuevo estudio, coautorado por la Dra. Paula Koelemeijer (Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Oxford), ha desafiado esta visión al modelar la formación de los LLVP a través del tiempo.
Al combinar un modelo de convección del manto, incluida una reconstrucción de cómo se han movido las placas tectónicas sobre la superficie de la Tierra durante los últimos mil millones de años, el estudio ha podido demostrar que la LLVP africana está formada por material más antiguo y mejor mezclado que la LLVP del Pacífico, que contiene un 50 % más de corteza oceánica subducida y más joven (y, por lo tanto, es más diferente del manto circundante).
Las diferencias de densidad resultantes también podrían explicar por qué la LLVP africana es más difusa y alta que su homóloga del Pacífico.
Los modelos de este estudio también muestran que la LLVP del Pacífico se repone constantemente con material fresco de la corteza oceánica desde hace 300 millones de años, porque está rodeada en la superficie por un círculo de zonas de subducción, conocido como el Cinturón de Fuego del Pacífico. Por el contrario, la LLVP africana no recibe material nuevo al mismo ritmo, y el material se ha mezclado más con el manto circundante, lo que reduce su densidad.
“Como las simulaciones numéricas no son perfectas, hemos ejecutado múltiples modelos para una variedad de parámetros. En cada caso, descubrimos que el LLVP del Pacífico está enriquecido con corteza oceánica subducida, lo que implica que la historia reciente de subducción de la Tierra es la causa de esta diferencia”, dijo en un comunicado el Dr. James Panton (Universidad de Cardiff), autor principal de la investigación.
Hasta ahora, estas diferencias se han pasado por alto porque la temperatura es el factor determinante de la velocidad a la que se desplazan las ondas sísmicas a través de un material.
Los modelos presentados en este estudio demuestran que ambos LLVP tienen en realidad la misma temperatura, lo que explica por qué parecen sísmicamente similares. Esto pone de relieve la importancia de combinar diferentes disciplinas científicas para examinar de cerca el funcionamiento interno de nuestro planeta.
“El hecho de que estos dos LLVP difieran en composición, pero no en temperatura, es clave para la historia y explica por qué parecen ser iguales desde el punto de vista sísmico. También es fascinante ver los vínculos entre los movimientos de las placas en la superficie de la Tierra y las estructuras a 3000 km de profundidad en nuestro planeta”, dijo la Dra. Paula Koelemeijer (Universidad de Oxford), coautora del estudio
La alta temperatura de las LLVP y su ubicación en el manto profundo a cada lado del planeta significa que afectan la forma en que se extrae el calor del núcleo de la Tierra. Esto impacta la convección en el núcleo externo, un proceso que impulsa el campo magnético y nos protege en la superficie de los rayos cósmicos dañinos.
Si las LLVP de África y el Pacífico son diferentes, es posible que el calor ya no se extraiga de manera simétrica, lo que podría provocar inestabilidad en el campo magnético. Esto hace que sea importante comprender la estructura de las LLVP y cómo influyen en la extracción de calor del núcleo. Los científicos ahora deben tener en cuenta esta asimetría en la densidad del manto dentro de sus modelos de la Tierra profunda. Esto plantea un desafío para las observaciones, ya que los datos que se utilizan a menudo solo brindan información sobre las estructuras simétricas en la Tierra.
El Dr. Koelemeijer añadió: “Ahora necesitamos buscar datos que puedan limitar la asimetría propuesta en la densidad, por ejemplo utilizando observaciones del campo gravitacional de la Tierra”.
