Hallan a 660 km de profundidad una cantidad de agua
Océano bajo la tierra
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3Me gustaría dar las gracias especialmente a Édouard Bard, que le presentó el proyecto de la Cátedra de Física del Interior de la Tierra, así como a Xavier Le Pichon, que ocupó la Cátedra de Geodinámica de 1986 a 2008, y cuyo estímulo desempeñó un papel decisivo en mi carrera. A finales de los años sesenta, Xavier Le Pichon fue testigo y colaboró en la revolución de la tectónica de placas. A continuación, dedicó la mayor parte de su carrera a comprender los movimientos de estas placas en la superficie de la Tierra y su deformación. La nueva Cátedra de Física del Interior de la Tierra, como veremos, se centrará principalmente en la cuestión fundamental actual del origen profundo de estos movimientos tectónicos.
5La geofísica de la Tierra sólida es un vasto dominio de las matemáticas aplicadas, la física y la química (así como de la biología), que abarca un gran número de disciplinas. Como es imposible abarcarlo todo en una hora, he tenido que hacer una selección. Durante esta conferencia, me gustaría ofrecerles no sólo una visión general, necesariamente muy simplificada, de nuestros conocimientos actuales sobre la estructura y la dinámica interna de la Tierra, sino también una visión de las cuestiones más apremiantes que impulsan la investigación en este ámbito. Tras abordar algunos puntos generales, describiré brevemente los avances y retos actuales en mi propia disciplina, la sismología global.
Segundo océano bajo el océano
Diagrama esquemático de la transferencia de agua y cloro por la corteza oceánica a la zona de transición del manto y la posterior captura del material resultante por una pluma del manto Arcaico. Crédito: Evgeny Asafov
“El mecanismo que hizo que la corteza alterada por el agua de mar se hundiera en el manto funcionó hace más de 3.300 millones de años. Esto significa que el ciclo global de la materia, que sustenta la moderna tectónica de placas, se estableció en los primeros mil millones de años de existencia de la Tierra, y que el exceso de agua en la zona de transición del manto procedía del antiguo océano de la superficie del planeta”, afirma el director del proyecto y coautor del artículo Alexander Sobolev, miembro de la Academia Rusa de Ciencias (RAS) y doctor en Ciencias Geológicas y Mineralógicas, profesor del Instituto Vernadsky de Geoquímica y Química Analítica de la Academia Rusa de Ciencias.
La corteza terrestre está formada por grandes bloques en continuo movimiento conocidos como placas tectónicas. Las montañas se producen cuando estas placas chocan y se elevan, y el choque de las colisiones provoca terremotos y tsunamis. Estas placas se mueven muy activamente bajo el Océano Mundial: la antigua corteza oceánica, incluidos los minerales que han absorbido el agua de mar, se hunde en las profundidades del manto terrestre. Parte de esta agua se libera de nuevo por efecto de las altas temperaturas y desempeña un papel en las erupciones volcánicas, como las que se producen en Kamchatka, las islas Kuriles y Japón. El agua que permanece en los minerales de la corteza oceánica a temperaturas más elevadas sigue descendiendo al manto profundo y se acumula a una profundidad de 410-660 km en la estructura de los minerales wadsleyita y ringwoodita y las modificaciones a alta presión del olivino (silicato de magnesio y hierro), el principal mineral del manto. Los experimentos han demostrado que estos minerales pueden contener cantidades significativas de agua y cloro. Así es como la mayor parte del océano mundial pudo ser “bombeada” al interior del planeta a lo largo de los miles de millones de años de su existencia.
Fragmentos hidroperidotíticos de la discontinuidad de 660 km del manto terrestre muestreados por un diamante
Laguna azul: este cristal de ringwoodita azul está siendo triturado en un experimento de laboratorio. Los círculos naranjas son regiones a las que se les ha exprimido el agua(Imagen: Steve Jacobsen/Northwestern University)
El enorme tamaño del depósito arroja nueva luz sobre el origen del agua de la Tierra. Algunos geólogos creen que el agua llegó en los cometas cuando chocaron contra el planeta, pero el nuevo descubrimiento apoya la idea alternativa de que los océanos rezumaron gradualmente del interior de la Tierra primitiva.Advertisement
“Es una buena prueba de que el agua de la Tierra salió de su interior”, afirma Steven Jacobsen, de la Universidad Northwestern de Evanston (Illinois). El agua oculta también podría actuar como amortiguador de los océanos en la superficie, explicando por qué han mantenido el mismo tamaño durante millones de años.
El equipo de Jacobsen utilizó 2000 sismómetros para estudiar las ondas sísmicas generadas por más de 500 terremotos. Estas ondas se mueven por todo el interior de la Tierra, incluido el núcleo, y pueden detectarse en la superficie. “Hacen que la Tierra suene como una campana durante días después”, afirma Jacobsen.
Océano bajo el océano
ResumenLa discontinuidad sísmica de 660 km, que constituye una importante estructura del manto terrestre, se interpreta generalmente como la transición postespinela, tal como indica la descomposición de la ringwoodita en bridgmanita + ferropericlasa. No obstante, todos los experimentos precisos de alta presión y alta temperatura informan de presiones de transición entre 0,5 y 2 GPa inferiores a las esperadas en la profundidad de la discontinuidad (es decir, 23,4 GPa). Estos resultados son inconsistentes con la hipótesis de transición postespinela y, por tanto, no apoyan los modelos de composición del manto ampliamente aceptados, como los modelos de pirolita y condrita CI. Aquí presentamos nuevos datos experimentales que muestran presiones de transición post-espinela en completa concordancia con la profundidad de discontinuidad de 660 km obtenida por difracción de rayos X in situ de alta resolución en un aparato de alta presión de gran volumen con una presión de muestra estrictamente controlada. Estos datos confirman la aplicabilidad de los modelos predominantes del manto. Deducimos que las presiones aparentemente más bajas de las que informan estudios anteriores son artefactos experimentales debidos a la caída de presión tras el calentamiento. Los presentes resultados indican la necesidad de reinvestigar la posición de los límites de fase mineral del manto obtenidos previamente por difracción de rayos X in situ en aparatos de alta presión-temperatura.