La sismología se vuelve emocionante cuando le permite comprender mejor la estructura interna de nuestro planeta, tanto en el espacio como en el tiempo.
Sabemos por los libros de texto escolares que la Tierra tiene tres (o cuatro) capas: corteza, manto y núcleo, a veces subdivididas en internas y externas. Esto no es del todo cierto, ya que excluye algunas de las otras capas que los científicos distinguen en la estructura de nuestro planeta. En un estudio publicado en la revista Science, geofísicos de la Universidad de Princeton (EE. UU.) Y el Instituto de Geodesia y Geofísica de China informan sobre montañas y otra topografía en una capa ubicada a una profundidad de 660 kilómetros y que separa el manto superior e inferior.
"Encontrar cambios de elevación de hasta tres kilómetros en una frontera de más de 660 kilómetros, utilizando ondas que viajan a través de la Tierra y regresan, es una hazaña inspiradora", dijo la sismóloga Christina Hauser, profesora asistente en el Instituto de Tecnología de Tokio, Japón, que no participó en el estudio.
La estructura de la Tierra. La rugosidad en la capa límite a una profundidad de 660 kilómetros muestra las supuestas montañas subterráneas. Crédito: Imagen de Kyle McKernan, Oficina de Comunicaciones de la Universidad de Princeton.
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Para mirar profundamente en la Tierra, los científicos usan las ondas más poderosas del planeta, que son generadas por terremotos. Los terremotos profundos y fuertes pueden poner en movimiento todo el manto, y los terremotos con una magnitud de 7.0 propagan ondas de choque a través del núcleo al otro lado del planeta y viceversa.
Para este estudio, los científicos recurrieron a datos clave sobre las olas detectadas después del terremoto de magnitud 8,2, el segundo más poderoso registrado, que sacudió a Bolivia en 1994.
Para simular el complejo comportamiento de la dispersión de ondas en las profundidades de la Tierra, los sismólogos utilizaron el grupo de supercomputadoras Tiger de la Universidad de Princeton. La tecnología de simulación depende de una propiedad fundamental de las olas: su capacidad para cambiar de dirección y rebotar. Así como las ondas de luz pueden reflejarse o refractarse al pasar a través de un prisma, las ondas sísmicas viajan directamente a través de rocas homogéneas, pero se reflejan o refractan en el límite del medio. Por lo tanto, su dispersión lleva información sobre irregularidades de la superficie y capas profundas.
“Nos sorprendieron mucho los resultados obtenidos. La frontera de 660 kilómetros tiene una topografía más fuerte que las Montañas Rocosas o los Apalaches y es tan compleja como lo que vemos en la superficie”, escriben los autores del estudio.
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Vista de las Montañas Rocosas desde el Parque Nacional de las Montañas Rocosas de Estados Unidos. Crédito: Stanislav Savin.
El modelo estadístico no permitió determinar con precisión la altura de las montañas que se encuentran en las entrañas, pero quedó claro que las irregularidades están distribuidas de manera desigual, al igual que la superficie de la corteza terrestre tiene áreas lisas del fondo del océano y altas montañas. Los investigadores también estudiaron una capa a una profundidad de 410 kilómetros, en la parte superior de la "zona de transición" del manto, y no encontraron tal extensión topográfica.
Los resultados obtenidos muestran cuán avanzados han sido los instrumentos sísmicos para descubrir nuevas e inesperadas propiedades de las capas de la tierra.
Qué significa esto
La presencia de irregularidades en la frontera de 660 kilómetros es fundamental para comprender cómo se formó nuestro planeta. La capa explorada divide el manto, que constituye aproximadamente el 84 por ciento del volumen de la Tierra, en sus partes superior e inferior. Durante años, los científicos geológicos han debatido la importancia de este límite. En particular, investigaron cómo viaja el calor a través del manto.
Alguna evidencia geoquímica y mineralógica sugiere una diferencia química entre el manto superior e inferior, lo que apoya la idea de que las dos secciones no se mezclan térmica o físicamente. Sin embargo, los hallazgos indican que las regiones más suaves en el límite de 660 km pueden ser el resultado de una cuidadosa mezcla vertical, mientras que pueden haberse formado regiones montañosas donde no ocurre la mezcla.
Además, las irregularidades detectadas teóricamente pueden deberse a anomalías térmicas o irregularidades químicas. Pero debido a la redistribución del calor en el manto, cualquier pequeña anomalía térmica se suavizará durante un millón de años, dejando solo diferencias químicas.
Entonces, ¿qué pudo haber causado la diferencia significativa en la química de las capas? Los científicos dicen que la razón de esto es el hundimiento de rocas que solían pertenecer a la corteza terrestre. Los geofísicos han debatido durante mucho tiempo el destino de las placas del fondo marino que cortan el manto en las zonas de subducción de todo el mundo. Los investigadores especulan que los restos de estas antiguas placas pueden estar ahora justo por encima o por debajo del límite de 660 kilómetros.
“La sismología se vuelve emocionante cuando nos permite comprender mejor la estructura interna de nuestro planeta tanto en el espacio como en el tiempo”, concluyen los autores del estudio.
