La mayoría de los escolares aprenden que la Tierra tiene tres o cuatro capas: una corteza, manto y núcleo, que a veces se subdivide en un núcleo interno y externo. Eso no está mal, pero deja de lado varias otras capas que los científicos han identificadodentro de la tierra.
En un estudio publicado esta semana en ciencia , los geofísicos de Princeton Jessica Irving y Wenbo Wu, en colaboración con Sidao Ni del Instituto de Geodesia y Geofísica en China, utilizaron datos de un enorme terremoto en Bolivia para encontrar montañas y otra topografía en una capa ubicada a 660 kilómetros 410 millashacia abajo, que separa el manto superior e inferior. Al no tener un nombre formal para esta capa, los investigadores simplemente lo llaman "el límite de 660 km".
Para mirar profundamente en la Tierra, los científicos usan las ondas más poderosas del planeta, que son generadas por terremotos masivos. "Usted quiere un terremoto grande y profundo que haga temblar a todo el planeta", dijo Irving, profesor asistente degeociencias.
Los grandes terremotos son mucho más potentes que los pequeños: la energía aumenta 30 veces con cada paso en la escala de Richter, y los terremotos profundos, "en lugar de malgastar su energía en la corteza, pueden hacer que todo el manto funcione"Dijo Irving. Ella obtiene sus mejores datos de terremotos de magnitud 7.0 o superior, dijo, 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 provienen de olas recogidas después de un terremoto de magnitud 8.2, el segundo terremoto profundo más grande jamás registrado, que sacudió a Bolivia en 1994.
"Los terremotos así de grandes no ocurren muy a menudo", dijo. "Somos afortunados ahora de que tenemos muchos más sismómetros que los que teníamos incluso hace 20 años. La sismología es un campo diferente del que tenía hace 20 años"., entre instrumentos y recursos computacionales "
Los sismólogos y científicos de datos usan computadoras poderosas, incluido el cúmulo de supercomputadoras Tiger de Princeton, para simular el comportamiento complicado de las ondas de dispersión en la Tierra profunda.
La tecnología depende de una propiedad fundamental de las ondas: su capacidad de doblarse y rebotar. Así como las ondas de luz 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, peroReflejar o refractarse cuando encuentran cualquier límite o aspereza
"Sabemos que casi todos los objetos tienen rugosidad superficial y, por lo tanto, dispersan luz", dijo Wu, el autor principal del nuevo artículo, que acaba de completar su doctorado en geociencias y ahora es investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California"Es por eso que podemos ver estos objetos: las ondas de dispersión transportan la información sobre la aspereza de la superficie. En este estudio, investigamos las ondas sísmicas dispersas que viajan dentro de la Tierra para restringir la aspereza del límite de 660 km de la Tierra".
Los investigadores se sorprendieron de cuán áspero es ese límite, más áspero 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 permitía determinaciones de altura precisas, pero existe la posibilidad de que estas montañas sean más grandes que cualquier cosa en la superficie de la Tierra. La aspereza tampoco estaba distribuida equitativamente; así como la superficie de la corteza es lisaLos fondos oceánicos y las montañas masivas, el límite de 660 km tiene áreas rugosas y parches lisos. Los investigadores también examinaron una capa 410 kilómetros 255 millas hacia abajo, en la parte superior de la "zona de transición" del manto medio, y no encontraronaspereza similar.
"Encuentran que las capas profundas de la Tierra son tan complicadas como lo que observamos en la superficie", dijo la sismóloga Christine Houser, profesora asistente en el Instituto de Tecnología de Tokio que no participó en esta investigación. "Encontrar 2 millas1-3 km los cambios de elevación en un límite que tiene más de 400 millas 660 km de profundidad usando olas que viajan a través de toda la Tierra y de regreso es una hazaña inspiradora ... Sus hallazgos sugieren que a medida que ocurren los terremotos y los instrumentos sísmicos se vuelvenmás sofisticados y expandidos a nuevas áreas, continuaremos detectando nuevas señales a pequeña escala que revelen nuevas propiedades de las capas de la Tierra ".
lo que significa
La presencia de aspereza en el límite de 660 km tiene implicaciones significativas para comprender cómo se formó y continúa funcionando nuestro planeta. Esa capa divide el manto, que representa aproximadamente el 84 por ciento del volumen de la Tierra, en sus secciones superior e inferior.Durante años, los geocientíficos han debatido cuán importante es ese límite. En particular, han investigado cómo el calor viaja a través del manto, si las rocas calientes se transportan suavemente desde el límite del núcleo-manto casi 2,000 millas hacia abajo hastala parte superior del manto, o si esa transferencia se interrumpe en esta capa. Algunas pruebas geoquímicas y mineralógicas sugieren que los mantos superior e inferior son químicamente diferentes, lo que respalda la idea de que las dos secciones no se mezclan térmica o físicamente. Otras observacionesno sugieren diferencias químicas entre el manto superior e inferior, lo que lleva a algunos a argumentar a favor de lo que se llama un "manto bien mezclado", con la participación del manto superior e inferiorng en el mismo ciclo de transferencia de calor.
"Nuestros hallazgos proporcionan información sobre esta pregunta", dijo Wu. Sus datos sugieren que ambos grupos podrían estar parcialmente en lo cierto. Las áreas más suaves del límite de 660 km podrían resultar de una mezcla vertical más completa, mientras que las áreas más montañosas puedense han formado donde el manto superior e inferior no se mezclan también
Además, la aspereza que encontraron los investigadores, que existía en escalas grandes, moderadas y pequeñas, en teoría podría ser causada por anomalías de calor o heterogeneidades químicas. Pero debido a la forma en que el calor se transporta dentro del manto, explicó Wu, cualquier pequeña escalaLa anomalía térmica se eliminaría en un millón de años. Eso deja solo diferencias químicas para explicar la rugosidad a pequeña escala que encontraron.
¿Qué podría causar diferencias químicas significativas? La introducción de rocas que solían pertenecer a la corteza, ahora descansando en silencio en el manto. Los científicos han debatido durante mucho tiempo el destino de las losas del fondo del mar que se empujan hacia el manto en las zonas de subducción,Las colisiones ocurrieron 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 por debajo del límite de 660 km.
"Es fácil suponer, dado que solo podemos detectar ondas sísmicas que viajan a través de la Tierra en su estado actual, que los sismólogos no pueden ayudar a comprender cómo ha cambiado el interior de la Tierra en los últimos 4.500 millones de años", dijo Irving. "Lo que es emocionanteacerca de estos resultados es que nos brindan nueva información para comprender el destino de las antiguas placas tectónicas que han descendido al manto y dónde podría residir el material del manto antiguo ".
Agregó: "La sismología es más emocionante cuando nos permite comprender mejor el interior de nuestro planeta tanto en el espacio como en el tiempo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Original escrito por Liz Fuller-Wright. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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