Durante años, los investigadores han estado desconcertados por dos características masivas e inusuales escondidas en las profundidades de la Tierra. Su tamaño, forma y comportamiento son tan extremos que las ideas tradicionales sobre cómo se formó y evolucionó el planeta han tenido dificultades para explicarlos.
En un estudio reciente Naturaleza y GeografíaEl geodinámico de Rutgers, Yoshinori Miyazaki, junto con un equipo de colaboradores, presenta una nueva explicación que finalmente puede aclarar el origen de estas estructuras y cómo se relacionan con la habitabilidad a largo plazo de la Tierra.
Estas características, llamadas grandes provincias de baja velocidad de corte y regiones de velocidad ultrabaja, se encuentran a unas 1.800 millas debajo de la superficie en el límite entre el manto y el núcleo. Las grandes provincias de baja velocidad de corte son enormes masas de rocas densas y extremadamente calientes, una debajo de África y la otra bajo el Océano Pacífico. Las regiones de velocidad ultrabaja se asemejan a capas delgadas parcialmente fundidas que se adhieren al núcleo en forma de parches similares a pus. Ambas ondas sísmicas muy lentas, lo que sugiere que contienen material o condiciones diferentes al manto circundante.
“Estas no son rarezas aleatorias”, dijo Miyazaki, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Escuela de Artes y Ciencias de Rutgers. “Son huellas dactilares de la historia más temprana de la Tierra. Si entendemos por qué existen, podremos entender cómo se formó nuestro planeta y por qué se volvió habitable”.
Pistas del pasado del océano de magma de la Tierra
Según Miyazaki, la Tierra alguna vez estuvo encerrada en un océano global de roca fundida. A medida que este antiguo océano de magma se enfriaba, muchos científicos esperaban que el manto desarrollara distintas capas químicas, a medida que la savia congelada se separaba en concentrados de azúcar y hielo acuoso. Sin embargo, las observaciones sísmicas no revelan estratos tan claros. En cambio, grandes provincias de baja velocidad de corte y regiones de velocidad ultrabaja parecen formar montones complejos y desiguales debajo del manto.
“Ese conflicto fue el punto de partida”, dice Miyazaki. “Si partimos del océano de magma y calculamos, no obtenemos lo que vemos hoy en el manto de la Tierra. Faltaba algo”.
Fuga de material original y una capa de magma perdida hace mucho tiempo
El equipo de investigación sugirió que el factor faltante en sí mismo es la clave. Su modelo sugiere que durante miles de millones de años, elementos como el silicio y el magnesio han escapado lentamente del núcleo al manto. Esta mezcla interrumpirá la formación de fuertes capas químicas. También puede explicar la composición inusual de grandes provincias de baja velocidad de corte y zonas de velocidad ultrabaja, que los científicos interpretan como restos enfriados de “océanos de magma basal” modificados por material derivado de sus padres.
“Lo que hemos propuesto es que podría provenir del material que sale del núcleo”, dijo Miyazaki. “Si se añade el material original, se puede explicar lo que estamos viendo ahora”.
Cómo los procesos profundos de la Tierra dan forma a la habitabilidad de los planetas
Miyazaki señala que las implicaciones se extienden más allá de la química mineral. La interacción entre el manto y el núcleo puede afectar la forma en que la Tierra libera calor, cómo se desarrolla la actividad volcánica e incluso cómo cambia la atmósfera con el tiempo. Esta perspectiva puede ayudar a explicar por qué la Tierra terminó con océanos y vida, mientras que Venus se volvió extremadamente caliente y Marte se volvió frío y árido.
“La Tierra tiene agua, vida y un medio ambiente relativamente estable”, afirmó Miyazaki. “Venus tiene una atmósfera 100 veces más espesa que la Tierra y es principalmente dióxido de carbono, y Marte tiene una atmósfera muy delgada. No entendemos completamente por qué. Pero lo que sucede dentro de un planeta, cómo se enfría, cómo evolucionan sus capas, podría ser una gran parte de la respuesta”.
Un nuevo marco para comprender el interior de la Tierra
Combinando observaciones sísmicas, física mineral y simulaciones geodinámicas, el equipo reconstruyó grandes provincias de baja velocidad de corte y zonas de velocidad ultrabaja como registros esenciales de cómo se formó la Tierra. La investigación también sugiere que estas características profundas pueden ayudar a alimentar puntos calientes volcánicos como Hawaii e Islandia, creando una conexión directa entre el interior y la superficie de la Tierra.
“Este trabajo es un gran ejemplo de cómo la combinación de ciencia planetaria, geodinámica y física mineral puede ayudarnos a resolver algunos de los misterios más antiguos de la Tierra”, afirmó Ji Deng de la Universidad de Princeton, coautor del estudio. “La idea de que el manto profundo aún pueda contener recuerdos químicos de las primeras interacciones entre el núcleo y el manto abre nuevas formas de comprender la evolución única de la Tierra”.
Los investigadores señalan que cada nueva información los acerca a la reconstrucción del primer capítulo del planeta. Fragmentos de evidencia que antes parecían inconexos ahora parecen encajar en una historia más coherente.
“Incluso con muy pocas pistas, estamos empezando a construir una historia que tiene sentido”, dijo Miyazaki. “Este estudio nos da un poco más de certeza sobre cómo evolucionó la Tierra y por qué es tan especial”.
