"Islas" subterráneas: pilares de estabilidad en un mundo quizás menos turbulento

Ocultas en lo profundo del manto terrestre se encuentran dos enormes "islas" del tamaño de continentes. Un nuevo estudio de la Universidad de Utrecht revela que estas regiones no solo son más calientes que el frío cementerio de placas tectónicas que las rodea, sino también más antiguas: al menos 500 millones de años, e incluso aún más. Estas observaciones contradicen la idea de un manto terrestre homogéneo que se mezcla rápidamente, una teoría cada vez más cuestionada. "Hay menos flujo en el manto de la Tierra de lo que comúnmente se piensa". Esta investigación se publicará el 22 de Enero en Nature.

Un terremoto de gran magnitud genera ondas que hacen vibrar toda la Tierra, haciéndola resonar como una campana y emitir diversos tonos, similares a los de un instrumento musical. Los sismólogos que estudian el interior profundo de la Tierra investigan hasta qué punto estos tonos están "desafinados", ya que estas grandes vibraciones terrestres podrían sonar desafinadas o más débiles al atravesar anomalías estructurales. De este modo, los sismólogos generan imágenes del interior de nuestro planeta, de la misma manera que un médico utiliza rayos X para observar el interior del cuerpo humano. A finales del siglo pasado, un análisis de estas vibraciones reveló la existencia de dos "supercontinentes" subterráneos: uno ubicado debajo de África y otro debajo del océano Pacífico, ambos ocultos a más de dos mil kilómetros bajo la superficie terrestre. "Nadie sabía qué eran, si eran solo un fenómeno temporal, o si habían permanecido ahí desde hace millones, o quizás incluso miles de millones de años", afirma Arwen Deuss, sismóloga y catedrática en estructura y composición del interior profundo de la Tierra de la Universidad de Utrecht, Países Bajos. "Estas dos grandes islas están rodeadas por un cementerio de placas tectónicas que han sido transportadas hasta allí por un proceso llamado 'subducción', en el que una placa tectónica se sumerge bajo otra y se hunde desde la superficie terrestre hasta una profundidad de casi tres mil kilómetros".

Ondas lentas y la clave de la amortiguación

"Sabemos desde hace años que estas islas se encuentran en el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra, y hemos observado que las ondas sísmicas se desaceleran al travesarlas ". Por esta razón, los geocientíficos llaman a estas regiones las grandes provincias de baja velocidad sísmica (o LLSVP, por sus siglas en inglés). "Las ondas se desaceleran porque las LLSVP son más calientes, de la misma manera que corremos más lento cuando hace calor que cuando hace frío". Deuss y su colega Sujania Talavera-Soza querían averiguar si podían descubrir algo más sobre estas regiones. "Añadimos un nuevo parámetro, la 'amortiguación' de las ondas sísmicas, que es la cantidad de energía que pierden las ondas al propagarse a través de la Tierra. Para ello, no solo investigamos qué tan desafinados están los tonos de la Tierra, sino que también estudiamos su volumen sonoro". Talavera-Soza añade: "Contrario a nuestras expectativas, encontramos muy poca amortiguación en las LLSVP, lo cual produce tonos altos en esta región. Sin embargo, sí encontramos una gran amortiguación en el frío cementerio de placas tectónicas, donde se generan tonos muy bajos, contrario a lo que ocurre en el manto superior, donde encontramos exactamente lo que esperábamos: altas temperaturas y ondas amortiguadas. Igual que cuando hace calor y sales a correr, no solo vas más despacio, sino que te cansas más que cuando hace frío" .

El tamaño de grano revela la antigüedad

Su colega Laura Cobden, especialista en los minerales de las profundidades terrestres, sugirió estudiar el tamaño de grano de las LLSVP. Según su colega estadounidense Ulrich Faul, la temperatura por sí sola no puede explicar la ausencia de alta amortiguación en las LLSVP. "El tamaño de grano es un factor mucho más importante. Las placas tectónicas en subducción, que descienden hasta el llamado cementerio de placas, están compuestas por granos pequeños, ya que se recristalizan durante su viaje hacia las profundidades de la Tierra. Un tamaño de grano pequeño implica un mayor número de granos y, en consecuencia, un mayor número de límites entre ellos. Debido al gran número de fronteras entre los granos en el cementerio de placas, se produce una mayor amortiguación, ya que las ondas pierden energía al atravesar cada una de estas fronteras. El hecho de que las LLSVP muestren muy poca amortiguación indica que deben estar formadas por granos mucho más grandes" concluye Deuss.

Antigüedad y estabilidad: implicaciones para el manto terrestre

Estos granos minerales no crecen de la noche a la mañana, lo que solo puede significar una cosa: las LLSVP son significativamente más antiguas que los cementerios de placas que las rodean. Además, las LLSVP, compuestas por bloques de construcción mucho más grandes, son mucho más rígidas. Por lo tanto, no participan en la convección del manto (el flujo de materia que ocurre en el interior del manto terrestre). De este modo, contrariamente a lo que nos enseñan los libros de geografía, el manto no puede estar completamente mezclado. Talavera-Soza aclara: "Después de todo, las LLSVP deben haber resistido a la convección del manto de alguna manera."

El manto como motor de la Tierra

Comprender cómo funciona el manto terrestre es fundamental para entender la evolución de nuestro planeta. "Y también para entender otros fenómenos que ocurren en la superficie terrestre, como el vulcanismo y la formación de montañas", añade Deuss. "El manto terrestre es el motor de todos estos fenómenos. Tomemos como ejemplo los penachos térmicos del manto: grandes columnas de material caliente que ascienden desde las profundidades de la Tierra, como en una lámpara de lava." Al llegar a la superficie, generan vulcanismo, como el que se observa en Hawái. "Y creemos que estos penachos térmicos tienen su origen en los márgenes de las LLSVP".

El papel de los terremotos de gran magnitud

En este tipo de investigación, los sismólogos utilizan las vibraciones generadas por terremotos de gran magnitud, preferentemente aquellos que ocurren a grandes profundidades, como el terremoto de Bolivia de 1994. "Este terremoto no fue muy sonado en los periódicos, porque ocurrió a gran profundidad, a 650 km bajo la superficie y, afortunadamente, no causó daños ni víctimas", explica Deuss. Todas las vibraciones terrestres, o tonos, están descritas matemáticamente, de manera que no solo podemos "leer" fácilmente la amortiguación (es decir, la intensidad de la oscilación), sino que también podemos atribuirla a una estructura en específico y distinguirla de la velocidad de la onda (es decir, cuán desafinada está). "Este hecho resulta impresionante dado que la amortiguación de la señal constituye solo una décima parte del total de información que podemos extraer de estas vibraciones". Para este tipo de investigación, no es necesario esperar a que ocurra otro terremoto. Los datos de terremotos pasados son extremadamente valiosos. "Podemos utilizar los registros desde 1975, ya que a partir de ese año los sismómetros alcanzaron un nivel de calidad alto que nos proporcionan datos lo suficientemente precisos para nuestra investigación."