El manto de la Tierra, la gran zona de roca de flujo lento que se encuentra entre la corteza y el núcleo del planeta, alimenta cada terremoto y erupción volcánica en la superficie del planeta. La evidencia sugiere que el manto se comporta de manera diferente por debajo de 1 megametro 1,000 kilómetros, o 621millas en profundidad, pero hasta ahora los sismólogos no han podido explicar por qué existe este límite.
Dos nuevos estudios en coautoría de geólogos de la Universidad de Maryland brindan explicaciones diferentes, aunque no necesariamente incompatibles. Un estudio sugiere que el manto por debajo de 1 megametro es más viscoso, lo que significa que fluye más lentamente, que la sección sobre el límiteEl otro estudio propone que la sección debajo del límite es más densa, lo que significa que sus moléculas están más apretadas, que la sección que está arriba, debido a un cambio en la composición de las rocas.
Tomados en conjunto, los estudios proporcionan el primer vistazo detallado de por qué las características geológicas a gran escala dentro del manto se comportan de manera diferente a cada lado de la división de megametros. Los documentos se publicaron el 11 de diciembre de 2015 en las revistas ciencia y Avances científicos .
"Se sospechó e infirió la existencia del límite del megametro durante un tiempo", dijo Vedran Lekic, profesor asistente de geología en la UMD y coautor de la ciencia documento que aborda la viscosidad del manto. "Estos documentos son los primeros intentos publicados de una explicación detallada y es posible que ambas explicaciones sean correctas".
Aunque el manto es en su mayoría sólido, fluye muy lentamente en el contexto del tiempo geológico. Dos fuentes principales de evidencia sugieren la existencia del límite del megametro y, por lo tanto, inspiraron los estudios actuales.
Primero, muchas losas enormes de la corteza oceánica que se han arrastrado hacia abajo o se han subducido hacia el manto aún se pueden ver en la Tierra profunda. Estas losas se hunden lentamente hacia el fondo del manto. Una gran cantidad de estas losas tienense detuvo y parece flotar justo por encima del límite del megámetro, lo que indica un cambio notable en las propiedades físicas debajo del límite.
Segundo, grandes columnas de roca caliente se elevan desde los confines más profundos del manto, y los contornos de estas estructuras también se pueden ver en la Tierra profunda. A medida que la roca en estas plumas del manto fluye hacia arriba, muchas de las plumas se desvíande lado a medida que pasan el límite del megametro. Esto también indica una diferencia fundamental en las propiedades físicas a cada lado del límite.
"Aprender sobre la anatomía del manto nos dice más sobre cómo funciona el interior profundo de la Tierra y qué mecanismos hay detrás de la convección del manto", dijo Nicholas Schmerr, profesor asistente de geología en la UMD y coautor de la Avances científicos papel que aborda la densidad y la composición del manto. "La convección del manto es el motor térmico que impulsa la tectónica de placas en la superficie y finalmente conduce a cosas como volcanes y terremotos que afectan a las personas que viven en la superficie".
La física de la Tierra profunda es complicada, por lo que establecer las propiedades físicas básicas del manto, como la densidad y la viscosidad, es un paso importante. La densidad se refiere a la acumulación de moléculas dentro de cualquier sustancia gas, líquido o sólido, mientras que la viscosidadse describe comúnmente como el grosor de un fluido o semisólido. A veces, la densidad y la viscosidad se correlacionan entre sí, mientras que a veces están en desacuerdo. Por ejemplo, la miel es más viscosa y densa que el agua. El aceite, por otro lado,es más viscoso que el agua pero menos denso.
En su estudio, Schmerr, el autor principal Maxim Ballmer Instituto de Tecnología de Tokio y la Universidad de Hawai en Manoa y dos colegas utilizaron un modelo de computadora de una Tierra simplificada. Cada serie del modelo comenzó con una composición química ligeramente diferente.-y, por lo tanto, un rango diferente de densidades - en el manto a varias profundidades. Luego, los investigadores utilizaron el modelo para investigar cómo se comportarían las losas de la corteza oceánica a medida que viajan hacia el manto inferior.
En el mundo real, se observa que las losas se comportan de una de estas tres maneras: las losas se detienen a unos 600 kilómetros, se detienen en el límite del megámetro o continúan hundiéndose hasta el manto inferior. De los muchos escenarios paraLos investigadores probaron que la composición química del manto se asemejaba más al mundo real e incluía la posibilidad de que las losas se detuvieran en el límite del megámetro. Este escenario incluía una mayor cantidad de roca de basalto densa y rica en silicio en el manto inferior, debajo del límite del megámetro.
Lekic, autor principal Max Rudolph Universidad Estatal de Portland y otro colega adoptaron un enfoque diferente, comenzando con mediciones satelitales de toda la Tierra. El equipo luego resta las características de la superficie, como cordilleras y valles para ver mejordiferencias en la forma básica de la Tierra causadas por diferencias locales en la gravedad imagínese una pelota de baloncesto ligeramente deformada sin la cubierta exterior.
El equipo mapeó estas pequeñas diferencias en la forma idealizada de la Tierra en formas y ubicaciones conocidas de plumas de manto e integró los datos en un modelo que los ayudó a relacionar la forma idealizada con las diferencias de viscosidad entre las capas del manto. Sus resultados apuntaban a menosEl manto viscoso y más fluido fluye por encima del límite del megametro, haciendo la transición a roca altamente viscosa debajo del límite. Sus resultados ayudan a explicar por qué las plumas del manto se desvían con frecuencia hacia los lados a medida que se extienden hacia arriba más allá del límite del megametro.
"Al explicar un misterio, el comportamiento del aumento de las plumas y las losas que se hunden, nuestros resultados conducen a un nuevo enigma", dijo Lekic. "¿Qué hace que las rocas debajo del límite del megámetro se vuelvan más resistentes al flujo? No haycandidatos obvios para lo que está causando este cambio, por lo que existe la posibilidad de aprender algo fundamentalmente nuevo sobre los materiales que componen la Tierra ".
Lekic y Schmerr planean colaborar para ver si los resultados de ambos estudios son consistentes entre sí, en efecto, si el manto inferior es tanto denso como viscoso, como la miel, en comparación con el manto por encima del límite del megámetro.
"Este trabajo puede decirnos mucho sobre dónde ha estado la Tierra y hacia dónde va, en términos de calor y tectónica", dijo Schmerr. "Cuando miramos alrededor de nuestro sistema solar, vemos muchos planetas en varias etapas deevolución. Pero la Tierra es única, por lo que aprender lo que está sucediendo en el fondo de su manto es muy importante ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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