Esquema geológico del interior de la Tierra
El centro de la Tierra sigue deparando sorpresas que se deslizan entre la ciencia y la ficción, en el imaginario humano. Cual escena de Julio Verne, ahora sabemos que lejos de ser una esfera de varias capas lisas (núcleo, manto, corteza), la división entre ellas está plagada de irregularidades. Forman montañas intraterrestres que pueden ser más grandes que el Everest. Y eso se ha podido saber sin viajar al centro de la Tierra: ha bastado un antiguo terremoto.
En un estudio publicado esta semana en Science, los geofísicos Jessica Irving (@jess_irving) y Wenbo Wu, de Princeton, en colaboración con Sidao Ni del Instituto de Geodesia y Geofísica en China, utilizaron datos del enorme seísmo en Bolivia de 1994 para encontrar montañas y otra topografía sobre la base de la zona de transición, una cuarta capa a 660 kilómetros de profundidad que separa el manto superior y el inferior.
Nuevo esquema del interior de la tierra, con picos a 660 km de profundidad
Para mirar en lo más hondo de la Tierra, la ciencia usa las ondas más poderosas del planeta, las generadas por terremotos masivos. “Necesitas un gran terremoto para que todo el planeta se estremezca”, señala la doctora Irving desde Nueva Jersey. “Los grandes terremotos son mucho más poderosos que los pequeños: la energía es 30 veces mayor con cada escalón en la escala de Richter, y los terremotos profundos, en lugar de desperdiciar su energía en la corteza, pueden hacer que todo el manto siga funcionando”. Ella sacó los mejores datos a partir de los terremotos de magnitud 7 o superior, ya que las ondas de choque que envían en todas las direcciones pueden viajar a través del núcleo hacia el otro lado del planeta, y viceversa. Para este estudio, los datos clave provinieron de ondas recogidas después de un terremoto de magnitud 8,2, el segundo más grande jamás registrado, que sacudió a Bolivia en 1994.
“Terremotos tan grandes no aparecen muy a menudo”, explica. “Tenemos suerte ahora que hay muchos más sismómetros que hace 20 años. La sismología es un campo diferente de lo que era, entre instrumentos y recursos computacionales”, incluida la inteligencia artificial. Los sismólogos y científicos de datos usan ordenadores potentes, incluido el grupo de supercomputadoras Tiger de Princeton, para simular el complicado comportamiento de las ondas dispersas en la Tierra profunda.
La tecnología depende de una propiedad fundamental de las ondas de un terremoto: su capacidad para doblarse y rebotar. Al igual que las de la de luz, que pueden rebotar (reflejarse) en un espejo o doblarse (refractarse) cuando pasan a través de un prisma, las ondas sísmicas viajan directamente a través de rocas homogéneas, pero se reflejan o refractan cuando se encuentran con algún límite o rugosidad. Es como un sónar, que juega con el eco.
Las montañas más altas de la Tierra, bajo tierra
“Sabemos que casi todos los objetos tienen asperezas en la superficie y, por lo tanto, dispersan la luz”, dice Wu. “Es por eso que podemos ver estos objetos: las ondas dispersas llevan la información sobre la rugosidad de la superficie. En este estudio, investigamos las ondas sísmicas dispersas que viajan dentro de la Tierra para limitar la rugosidad del límite de 660 km de la Tierra”.
La sismóloga Jessica Irving
Los investigadores se sorprendieron por lo áspero que es ese límite: más áspera que la capa superficial en la que todos vivimos. “En otras palabras, una topografía más fuerte que las Montañas Rocosas o los Apalaches está presente en el límite de 660 km”, dijo Wu. Su modelo estadístico no permitió determinaciones de altura precisas, pero existe la posibilidad de que estas montañas sean más grandes que cualquier otra en la superficie de la Tierra. La rugosidad no estaba distribuida igualmente, tampoco; Al igual que la superficie de la corteza tiene fondos oceánicos lisos y montañas masivas, el límite de 660 km tiene áreas ásperas y parches lisos. Los investigadores también examinaron una capa 410 kilómetros de profundidad, en la parte superior de la “zona de transición” del manto medio, y no encontraron una rugosidad similar.
“Los límites entre rocas con diferentes propiedades físicas en el interior de la Tierra se dan ante un cambio en la estructura cristalina o un cambio en la composición química”, explica Wu en su artículo. “Se ha examinado la rugosidad del límite entre el manto superior e inferior de la Tierra, que se cree que se forma a partir de un cambio en la estructura mineral. Para nuestra sorpresa, en algunos lugares, el límite tiene una rugosidad a pequeña escala que requiere alguna diferencia química. Esta observación proporciona pruebas de una circulación parcialmente bloqueada del manto que conduce a algunas diferencias químicas entre el manto superior y el inferior”.
¿Qué podría causar diferencias químicas significativas? La introducción de rocas que solían estar en la corteza ahora descansan tranquilamente en el manto. Los científicos han debatido durante mucho tiempo el destino de las losas del lecho marino que son empujadas hacia el manto en las zonas de subducción, las colisiones que ocurren en todo el Océano Pacífico y en otras partes del mundo. Wu e Irving sugieren que los restos de estas losas ahora pueden estar justo por encima o justo por debajo del límite de 660 km.
“Encontramos que las capas profundas de la Tierra son tan complicadas como lo que observamos en la superficie”, añade la sismóloga Christine Houser, profesora del Instituto de Tecnología de Tokio. “Encontrar cambios de elevación de entre 1 y 3 km en un límite que tiene más de 660 km de profundidad es una hazaña inspiradora. Sus hallazgos sugieren que a medida que se producen los terremotos y los instrumentos sísmicos se vuelven más sofisticados, continuaremos detectando nuevas señales a pequeña escala que revelan nuevas propiedades de las capas de la Tierra”.
En este sentido, hay ya equipos internacionales –con presencia española– que trabajan en la posibilidad de radiografiar el interior de nuestro planeta con una tecnología literalmente extraterrestre: el uso de neutrinos procedentes del espacio, que bombardean continuamente la Tierra y que, desde hace poco, son capaces de quedar atrapados en un gigantesco cubo de hielo del Polo Sur.
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