Un equipo dirigido por geocientíficos de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad Estatal de Michigan ha utilizado el modelado por computadora para explicar cómo se acumulan bolsas de roca blanda en el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra.
Estos bolsillos, que se encuentran aproximadamente a 2.900 kilómetros 1.800 millas debajo de la superficie, se conocen desde hace muchos años, pero anteriormente no tenían una explicación de cómo se formaron.
Los cuerpos de roca relativamente pequeños se denominan "zonas de velocidad ultrabaja" porque las ondas sísmicas se ralentizan en gran medida a medida que pasan a través de ellos. Los geocientíficos han pensado que las zonas están parcialmente fundidas, pero los bolsillos son desconcertantes porque muchos se observan en regiones más frías deel manto profundo
"Se ha supuesto que estas pequeñas regiones son una versión parcialmente fundida de la roca que las rodea", dice Mingming Li, autor principal del estudio, que se publicó el 2 de agosto de 2017 en la revista Comunicaciones de la naturaleza . "Pero su distribución global y grandes variaciones de densidad, forma y tamaño sugieren que tienen una composición diferente del manto".
Li se unió a la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de ASU SESE este mes como profesor asistente. Era estudiante graduado del ex profesor asociado de SESE Allen McNamara, también coautor del documento; McNamara ahora se encuentra en el Departamento de Tierra del Estado de Michigany Ciencias Ambientales. Los coautores adicionales son el profesor de SESE Edward Garnero y su estudiante de doctorado Shule Yu.
"No sabemos qué son las zonas de velocidad ultrabaja", dice McNamara. "Son porciones calientes, parcialmente fundidas de un manto normal o son algo completamente diferente, alguna otra composición".
Debido a que la evidencia sísmica permite ambas posibilidades, dice, "Decidimos modelar la convección del manto por computadora para investigar si sus formas y posiciones pueden responder la pregunta".
¿Los bolsillos se relacionan con manchas?
Hace aproximadamente un año, Garnero, McNamara y el profesor asociado del SESE, Dan Shim, informaron que dos gigantescas estructuras de roca en lo profundo de la Tierra probablemente están hechas de algo diferente del resto del manto. Llamaron a las grandes estructuras "pilas termoquímicas".o más simplemente, gotas.
"Si bien se desconoce el origen y la composición de estas burbujas", dijo Garnero en ese momento, "sospechamos que tienen pistas importantes sobre cómo se formó la Tierra y cómo funciona hoy".
Aún no se sabe de qué están hechas las manchas grandes y cómo se formaron, dice Garnero. "Pero el nuevo modelo de computadora explica cómo estas zonas de velocidad ultrabaja se asocian con las gotas mucho más grandes".
Li dice: "Las zonas de velocidad ultrabaja generalmente tienen alrededor de decenas de kilómetros de alto y cientos de kilómetros de ancho o menos. Se encuentran principalmente cerca de los bordes de las gotas mucho más grandes, pero algunas de ellas se detectan dentro delmanchas y bien lejos de ellos "
El resultado del modelado por computadora mostró que la mayoría de estas zonas de velocidad ultrabaja son diferentes en composición del manto circundante, dice Li. Además, el modelado mostró que las bolsas de roca con diferentes composiciones migrarán desde cualquier parte del núcleoLímite de manto hacia los márgenes de las grandes manchas.
"Los márgenes de las pilas termoquímicas son donde convergen los patrones de flujo del manto", dice McNamara, "y, por lo tanto, estas áreas proporcionan un 'depósito de recolección' para tipos de roca más densos".
Recogido por el calor
La fuerza que impulsa este movimiento es el calor, que impulsa la convección en el manto.
El manto de la Tierra está hecho de roca caliente, pero se comporta más como un dulce de azúcar que hierve lentamente en una estufa. En el manto, el calor proviene tanto de la radiactividad dentro de la roca del manto como del núcleo del planeta, cuyo centro es casi tan caliente comoSuperficie del Sol. La roca del manto responde a este calor con un movimiento lento de convección.
"Los detalles no están completamente claros", dice Li. Pero el modelado muestra que las rocas de diferente composición responden a la convección de una manera que reúne materiales composicionalmente similares. Esto mueve los pequeños bolsillos de rocas químicamente distintas a los bordes delas gotas más calientes por encima del límite núcleo-manto.
"Ejecutamos modelado informático de alta resolución en 3D y desarrollamos un método para rastrear el movimiento tanto de los pequeños bolsillos de las zonas de velocidad ultrabaja como de las pilas termoquímicas mucho más grandes", explica Li, "Esto nos permitió estudiar cómopequeños bolsillos se mueven y cómo se pueden relacionar sus ubicaciones con su origen "
McNamara dice: "Lo nuevo de nuestro enfoque, y también computacionalmente desafiante, fue que el modelado tuvo en cuenta simultáneamente escalas de movimiento muy diferentes". Estos iban desde patrones de convección a escala de manto global hasta grandes pilas termoquímicas.en el manto inferior y hasta los bolsillos a muy pequeña escala de la zona de velocidad ultrabaja en la parte inferior.
"Lo que finalmente encontramos", dice, "es que si las zonas de velocidad ultrabaja son causadas por la fusión del manto normal, deben ubicarse bien dentro de las pilas termoquímicas, donde las temperaturas del manto son las más altas".
Pero agrega: "Si las bolsas de roca de velocidad ultrabaja tienen una composición diferente de la roca de manto ordinaria, entonces la convección del manto los llevaría continuamente a los bordes de las pilas donde se acumulan.
"Esto es consistente con lo que vemos en las observaciones sísmicas"
¿Rocas profundas?
¿De dónde provienen los diferentes materiales en el manto profundo en primer lugar?
"Hay varias posibilidades", dice Garnero. "Algún material podría estar asociado con la corteza oceánica basáltica anterior que se subdujo profundamente. O podría estar asociado con reacciones químicas entre el fluido rico en hierro del núcleo externo y el manto de silicato cristalino."
Garnero dice que el origen de la roca en zonas de velocidad ultrabaja originalmente no está resuelto. Pero el proceso de recolectar este material en pequeñas bolsas de roca es claro.
"Puede tener varios mecanismos, como la tectónica de placas, que empujan la roca de diferentes químicas al manto más profundo en cualquier parte de la Tierra", dice.
"Pero una vez que estas rocas diferentes han caído en profundidad, la convección gana y las arrastra a las regiones cálidas, es decir, donde residen las pilas termoquímicas de tamaño continental".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :