¿Mundos sumergidos bajo el Pacífico? Modelos de alta resolución revelan el funcionamiento del manto terrestre

Los geofísicos de ETH Zurich están utilizando modelos del manto inferior para identificar áreas donde las ondas sísmicas se comportan de manera diferente a lo predicho anteriormente. Esto indica la presencia de zonas de rocas más frías o con una composición diferente a las rocas circundantes. La investigación desafía nuestra comprensión actual de la tectónica de placas de la Tierra y presenta a los investigadores un misterio importante.

Nadie puede ver el interior de la tierra. Nadie puede perforar lo suficientemente profundo como para tomar muestras de rocas del manto, la capa entre el núcleo de la Tierra y el núcleo externo, la litosfera o el manto para medir la temperatura y la presión allí. Por eso los geofísicos utilizan métodos indirectos para ver lo que sucede bajo nuestros pies.

Por ejemplo, utilizan registros sísmicos o registros sísmicos para determinar la velocidad a la que viajan las ondas sísmicas. Luego utilizan esta información para calcular la estructura interna de la Tierra. Esto es similar a cómo los médicos usan el ultrasonido para obtener imágenes de los órganos, músculos o vasos sanguíneos del cuerpo sin abrirlos.

Así es como funciona: cuando la Tierra tiembla, las ondas sísmicas irradian desde el epicentro en todas direcciones. A medida que viajan a través de la Tierra, se refractan, difractan o reflejan. La velocidad a la que viajan las ondas depende del tipo de onda, pero también de la densidad y elasticidad del material a través del cual viajan las ondas. Las estaciones sísmicas registran estas diferentes ondas y, basándose en estos registros, los geofísicos pueden sacar conclusiones sobre la estructura y composición de la Tierra y examinar los procesos que tienen lugar en ella.

Utilizando grabaciones de terremotos, los científicos terrestres determinan la posición de las placas tectónicas que se hunden a lo largo del manto terrestre. Siempre los encontraron donde esperaban: en áreas llamadas zonas de subducción, donde dos placas se encuentran y una se subduce debajo de la otra hacia el interior de la Tierra. Esto ha ayudado a los científicos a investigar el ciclo tectónico de placas, es decir, la aparición y destrucción de placas en la superficie de la Tierra, a lo largo de la historia de nuestro planeta.

No debe haber restos de placa.

Ahora, sin embargo, un equipo de geofísicos de la ETH Zurich y el Instituto Tecnológico de California ha hecho un descubrimiento sorprendente: utilizando un nuevo modelo de alta resolución, han descubierto otras regiones en el interior de la Tierra que parecen restos de placas sumergidas.

Sin embargo, estos no fueron ubicados donde esperaban; Más bien, se encuentran bajo grandes océanos o en el interior de continentes, lejos de los límites de las placas. No hay evidencia geológica de hundimientos pasados. El estudio fue publicado recientemente en la revista Informes científicos.

La novedad de su enfoque de modelización es que los investigadores de ETH no utilizan sólo un tipo de onda sísmica para estudiar la estructura del interior de la Tierra, sino todas. Los expertos llaman al procedimiento inversión de onda completa. Esto hace que el modelo requiera una gran cantidad de cálculo, por lo que los investigadores utilizaron el superordenador Pizz Diant del CSCS de Lugano. ¿Existe un mundo perdido bajo el Océano Pacífico?

«Al parecer, estas zonas en el manto terrestre están más extendidas de lo que se pensaba», afirma Thomas Schouten, primer autor y estudiante de doctorado en el Instituto Geológico de la ETH de Zúrich.

Una de las zonas recién descubiertas se encuentra bajo el Pacífico occidental. Sin embargo, según las teorías y el conocimiento actuales de la tectónica de placas, no debería haber material de placas subducidas, ya que es imposible que existieran zonas de subducción cercanas en la historia geológica reciente.

En cambio, los investigadores no están seguros de qué material está involucrado y qué significa esto para la dinámica interna de la Tierra. «Ese es nuestro dilema. Con el nuevo modelo de alta resolución, podemos ver tales anomalías en todas partes del manto de la Tierra. Pero no sabemos exactamente qué son ni qué material está creando los patrones que hemos descubierto».

Es como si los médicos examinaran la circulación sanguínea con ultrasonidos durante décadas y encontraran las arterias exactamente donde las esperaban, dice el profesor de la ETH Andreas Fichtner. «Luego, si le damos un dispositivo de prueba nuevo y mejor, de repente verá una arteria en el trasero que en realidad no le corresponde. Eso es exactamente lo que pensamos acerca de los nuevos hallazgos», explica el físico de ondas. Desarrollaron el modelo en su grupo y escribieron el código.

Extrayendo más información de las ondas

Hasta ahora, los investigadores sólo pueden especular. «Creemos que las anomalías en el manto inferior tienen orígenes diferentes», dice Schouten. Creen que no se trata de un material de placa fría que se haya subducido en los últimos 200 millones de años como se suponía anteriormente.

«Podría ser un material antiguo rico en sílice que existió después de la formación del manto hace unos 4 mil millones de años y sobrevivió a pesar de los movimientos convectivos en el manto, o zonas donde se acumularon rocas ricas en hierro como resultado de estos. Movimientos del manto de más de miles de millones de años», señala.

Para un estudiante de doctorado, esto significa que se necesita más investigación con modelos aún mejores para ver más detalles del interior de la Tierra.

«Las ondas que utilizamos para modelar representan esencialmente una sola propiedad: la velocidad a la que viajan a través del interior de la Tierra», afirma el científico terrestre. Sin embargo, esto no hace justicia al complejo interior de la Tierra.

«Tenemos que calcular los diferentes parámetros de los materiales que producen las velocidades observadas de los diferentes tipos de ondas. Básicamente, tenemos que profundizar en las propiedades de los materiales detrás de las velocidades de las ondas», dice Schouten.