Procesos geológicos: Detectan unas inesperadas estructuras cerca del núcleo de la tierra

La comunidad científica se ha sorprendido al descubrir unas estructuras antes desconocidas situadas en las profundidades del océano Pacífico entre el núcleo y el manto de la Tierra. Tras un examen masivo de ecos sísmicos se ha revelado que se trata de estructura heterogénea compuesta por una vasta área de roca inusualmente densa y caliente. Los geofísicos de la Universidad de Maryland, quienes han liderado la investigación, aún desconocen su composición, pero creen que este hallazgo ofrece la oportunidad de comprender mejor el funcionamiento de la tectónica de placas y la evolución de nuestro planeta.

Neus Palou

La investigación, cuyos resultados se han publicado en la revista Science, ha proporcionado las primera vista integral del límite núcleo-manto con un detalle y precisión nunca antes conseguido.
Al observar miles de ecos del límite del manto central al mismo tiempo hemos obtenido una perspectiva totalmente nueva
Doyeon Kim Autora principal del artículo
Los resultados se extrajeron tras analizar miles de grabaciones de ondas sísmicas, -ondas de sonido que viajan a través de la Tierra-, para identificar los ecos del límite entre el núcleo fundido de la Tierra y la capa de manto sólido que se encuentra sobre él. Los investigadores se centraron en los ecos de las ondas sísmicas que viajan por debajo de la cuenca del océano Pacífico. Su análisis reveló una estructura previamente desconocida debajo de las islas volcánicas Marquesas en el Pacífico Sur y mostró que la estructura debajo de las islas hawaianas es mucho más grande de lo que se sabía hasta ahora.
”Al observar miles de ecos del límite del manto central al mismo tiempo, en lugar de centrarse en unos pocos a la vez, como suele hacerse, hemos obtenido una perspectiva totalmente nueva”, dijo Doyeon Kim, becaria postdoctoral en el Departamento de Geología Universidad de Maryland y autora principal del artículo. “Esto nos muestra que la región límite núcleo-manto tiene muchas estructuras que pueden producir estos ecos, y eso era algo de lo que no nos habíamos dado cuenta antes porque solo teníamos una visión estrecha”.
Esto nos muestra que la región límite núcleo-manto tiene muchas estructuras que pueden producir estos ecos
Doyeon Kim Autora principal del artículo
Los terremotos generan ondas sísmicas debajo de la superficie de la Tierra que viajan miles de kilómetros. Cuando las ondas encuentran cambios en la densidad, temperatura o composición de la roca, cambian de velocidad, se doblan o se dispersan, produciendo ecos que se pueden detectar. Los ecos de las estructuras cercanas llegan más rápido, mientras que los de las estructuras más grandes son más fuertes. Al medir con el sismómetro el tiempo de viaje y la amplitud de estos ecos en diferentes lugares, los científicos pueden desarrollar modelos de las propiedades físicas de las rocas ocultas debajo de la superficie. Este proceso es similar a la forma en que los murciélagos se ecolocan para mapear su entorno.

Los científicos del estudio han revelado que existe un estructura desconocida de rocas densas y calientes debajo de las islas volcánicas Marquesas en el Pacífico Sur y Hawai. (Universidad de Maryland)

Para este estudio, Kim y sus colegas buscaron ecos generados por un tipo específico de onda, llamada onda de corte, a medida que viaja a lo largo del límite núcleo-manto. En una grabación de un solo terremoto, conocido como sismograma, los ecos de las ondas de corte difractadas pueden ser difíciles de distinguir del ruido aleatorio. Pero disponer de muchos sismogramas de muchos terremotos a la vez puede revelar similitudes y patrones que identifican los ecos ocultos en los datos.
Gracias a un algoritmo automático para buscar radiación de estrellas y galaxias distantes
Utilizando un algoritmo de aprendizaje automático llamado ‘Sequencer’ o secuenciador, los investigadores analizaron 7.000 sismogramas de cientos de terremotos de magnitud 6.5 y mayores que ocurrieron alrededor de la cuenca del océano Pacífico desde 1990 hasta 2018.
El secuenciador fue desarrollado por los coautores del nuevo estudio, científicos de la Universidad Johns Hopkins y Tel Aviv Universidad, para encontrar patrones en la radiación de estrellas y galaxias distantes. Cuando se aplica a los sismogramas de terremotos, el algoritmo descubrió una gran cantidad de ecos de onda cortante.
El aprendizaje automático en ciencias de la tierra está creciendo rápidamente y un método como ‘Sequencer’ nos permite ser capaces de detectar sistemáticamente los ecos sísmicos y obtener nuevas ideas sobre las estructuras en la base del manto, que han permanecido enigmáticas
Doyeon Kim Autora principal del artículo
”El aprendizaje automático en ciencias de la tierra está creciendo rápidamente y un método como ‘Sequencer’ nos permite ser capaces de detectar sistemáticamente los ecos sísmicos y obtener nuevas ideas sobre las estructuras en la base del manto, que han permanecido enigmáticas”, dijo Kim.
Sorpresas en la estructura del límite núcleo-manto
”Encontramos ecos en aproximadamente el 40% de todas las rutas de ondas sísmicas”, dijo Vedran Lekic, profesor asociado de geología en la Universidad de Maryland y coautor del estudio. “Eso fue sorprendente porque esperábamos que fueran más raros, y lo que eso significa es que las estructuras anómalas en el límite núcleo-manto están mucho más extendidas de lo que se pensaba”.
Encontramos ecos en aproximadamente el 40% de todas las rutas de ondas sísmicas
Vedran Lekic Coautor del estudio
Los científicos descubrieron que la gran extensión de material densa y caliente situada debajo de las islas Hawai produjo ecos excepcionalmente fuertes, lo que indica que es incluso más grande que las estimaciones anteriores. Conocidas como zonas de ultra baja velocidad (ULVZ), tales zonas se encuentran en las raíces de las plumas volcánicas, donde la roca caliente se eleva desde la región límite del núcleo-manto para producir islas volcánicas. El ULVZ debajo de Hawai es el más grande conocido.
Nos sorprendió encontrar una zona tan grande debajo de las Islas Marquesas que ni siquiera sabíamos que existía antes
Vedran Lekic Coautor del estudio
Este estudio también encontró un ULVZ previamente desconocido debajo de las Islas Marquesas.
”Nos sorprendió encontrar una zona tan grande debajo de las Islas Marquesas que ni siquiera sabíamos que existía antes”, dijo Lekic. “Esto es realmente emocionante, porque muestra cómo el algoritmo ‘Sequencer’ puede ayudarnos a contextualizar los datos del sismograma en todo el mundo de una manera que no podíamos hacer hasta ahora”.

Estudio científico de referencia:
‘Sequencing seismograms: A panoptic view of scattering in the core-mantle boundary region’. D. Kim, V. Lekić, B.Ménard, D. Baron, M. Taghizadeh-Popp. Science 12 Jun 2020 DOI: 10.1126/science.aba8972
Fuente: https://www.lavanguardia.com/natural/20200612/481724170929/estructura-roca-caliente-manto-pacifico-investigacion-sorprendente.html - Imagen de portada: Los sismogramas registran los ecos a medida que esas ondas viajan a lo largo del límite núcleo-manto, difractando y doblando alrededor de densas estructuras rocosas. (Universidad de Maryland)