Los secretos de la historia de la Tierra se conservan intactos en lo más profundo del planeta

Los científicos han identificado a 2.891 kilómetros de profundidad los restos químicos de los primeros días de nuestro planeta, que se habrían conservado intactos después de 4.500 millones de años de convección del manto.

Desde que hace 200 años Newton calculó la densidad media de nuestro planeta, la ciencia ha avanzado mucho en el conocimiento de la estructura interior de la Tierra.

La Tierra y Marte se formaron con material proveniente del entorno más cercano al Sol

Sabemos que la capa más externa del planeta, llamada corteza, se sitúa entre los 7 y los 70 kilómetros de profundidad. A continuación se encuentra el manto, que se extiende hasta una profundidad de 2.890 kilómetros.

Lo último que encontramos es el punto central de la Tierra, que está a más de 6.000 km de profundidad en la zona más alejada de la superficie.

Nunca hemos llegado tan lejos al explorar el interior terrestre, ya que el pozo más profundo que hemos excavado hasta hoy solo tiene 12,3 kilómetros de profundidad.

Vías indirectas

Todo lo que sabemos del interior del planeta se basa, principalmente, en vías indirectas, como las observaciones topográficas de la superficie, los análisis que hemos realizado de las muestras expulsadas por la actividad volcánica, o el estudio de las ondas sísmicas que atraviesan el planeta.

A medida que recorren la Tierra después de un terremoto, los científicos pueden medir cómo y cuándo llegan las ondas sísmicas a las estaciones de seguimiento de la superficie.

A partir de esas mediciones, pueden calcular cómo las ondas reflejan y desvían las estructuras dentro de la Tierra, incluidas las capas de diferentes densidades. Así es como sabemos dónde están los límites entre la corteza, el manto y el núcleo, y parcialmente de qué están hechos.

Una de las características más sorprendentes del interior de la Tierra se encuentra en las velocidades sísmicas muy bajas que hemos detectado en el límite entre el núcleo y el manto (CMB), a unos 2891 kilómetros de la superficie terrestre.

Zonas de velocidad ultrabajas

Las zonas donde se producen estas velocidades sísmicas extremadamente bajas, llamadas zonas de velocidad ultrabaja (ULVZ), tienen cientos de kilómetros de diámetro y decenas de kilómetros de espesor.

En estas zonas, las velocidades de las ondas sísmicas pueden ser hasta un 30 por ciento más bajas que las del material que las rodea, pero su composición es todavía incierta.

Una nueva investigación realizada por la Universidad de Utah y dirigida por Michael S. Thorne, ha podido conocer mejor la composición de esas zonas misteriosas en las profundidades de nuestro planeta, según se informa en un comunicado.

Los autores de esta investigación, que publican sus resultados en Nature Geoscience, han podido establecer varias conclusiones.

La primera, que las ULVZ son, probablemente, restos de los procesos geológicos que dieron origen a la Tierra primitiva, que se muestran como anomalías en las lecturas de ondas sísmicas.

Rocas diferentes

Eso significa que las ULVZ pueden estar formadas por rocas diferentes a las del resto de las regiones del interior terrestre: las heterogeneidades químicas creadas al comienzo de la historia de la Tierra todavía no están bien mezcladas en esas zonas. Se habrían conservado intactas después de 4.500 millones de años de convección del manto, señalan los investigadores.

También consideran que las zonas de velocidad ultrabaja podrían ser colecciones de óxido de hierro que influyen en el campo magnético de la Tierra, que se genera justo debajo.

Este descubrimiento es importante porque hasta ahora se pensaba que las ULVZ eran áreas donde el manto estaba parcialmente derretido, por lo que podrían ser la fuente de magma para las regiones volcánicas denominadas "puntos calientes" como Islandia.

La nueva investigación cuestiona esta hipótesis, al mismo tiempo que ha establecido, por primera vez, que las ULVZ están estructuradas en capas, lo que ayuda a entender mejor cómo se formaron.

Ingeniería inversa

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores estudiaron zonas de velocidad ultrabaja localizadas debajo del Mar del Coral, entre Australia y Nueva Zelanda.

Es una ubicación ideal debido a la abundancia de terremotos en el área, que proporcionan una imagen sísmica de alta resolución del límite entre el núcleo y el manto.

Pero, como obtener una imagen sísmica de algo a través de unos 2.800 kilómetros de corteza y manto no es fácil ni siempre concluyente, los investigadores utilizaron un enfoque de ingeniería inversa.

La ingeniería inversa es un como averiguar cómo se construyó una casa sin tener planos ni ideas previas. Así se consigue crear nuevos sistemas o mejorar los ya existentes. Los investigadores realizaron la ingeniería inversa del interior del planeta mediante una simulación informática.

Modelo robusto

De esta forma, después de cientos de miles de ejecuciones informáticas, obtuvieron un modelo matemáticamente robusto del interior terrestre, con una buena comprensión de las incertidumbres y compensaciones de los diferentes supuestos contemplados en el modelo.

El estudio proporciona evidencia de los orígenes de algunas zonas de velocidad ultrabaja, aunque también reconoce que otras zonas de baja velocidad pueden tener diferentes orígenes, como el derretimiento de la corteza oceánica que se hunde nuevamente en el manto.

Lo más relevante de esta investigación es que, si al menos algunas zonas de velocidad ultrabaja son restos de la Tierra primitiva, conservan todavía parte de la historia del planeta, que de otro modo se habría perdido.

Por lo tanto, este descubrimiento proporciona una herramienta para comprender el estado térmico y químico inicial del manto de la Tierra y su evolución a largo plazo, destacan los investigadores.

Referencia

Internal structure of ultralow-velocity zones consistent with origin from a basal magma ocean. Surya Pachhai et al. Nature Geoscience (2021). DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-021-00871-5