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    Gran terremoto en Bolivia revela montañas a 660 kilómetros bajo nuestros pies

    La sismóloga de Princeton Jessica Irving, profesor asistente de geociencias, se sienta con dos meteoritos de la colección de la Universidad de Princeton que contienen hierro que se cree proviene del interior de planetesimales. Irving utiliza la sismología para investigar el interior de nuestro propio planeta, Recientemente se encontró una rugosidad topográfica del tamaño de una montaña en el límite de 660 km en la base de la zona de transición del manto. Crédito:Denise Applewhite, Universidad de Princeton

    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 esta mal pero omite varias otras capas que los científicos han identificado dentro de la Tierra.

    En un estudio publicado esta semana en Ciencias , Los geofísicos de Princeton Jessica Irving y Wenbo Wu, en colaboración con Sidao Ni del Instituto de Geodesia y Geofísica de China, usó datos de un enorme terremoto en Bolivia para encontrar montañas y otra topografía en una capa ubicada a 660 kilómetros (410 millas) hacia abajo, que separa el manto superior e inferior. (A falta de un nombre formal para esta capa, los investigadores simplemente lo llaman "el límite de 660 km").

    Para mirar profundamente en la tierra, los científicos utilizan las ondas más poderosas del planeta, que son generados por terremotos masivos. "Quieres un gran terremoto profundo para hacer temblar todo el planeta, "dijo Irving, profesor asistente de geociencias.

    Los terremotos grandes son mucho más poderosos que los pequeños (la energía aumenta 30 veces con cada paso en la escala de Richter) y los terremotos profundos, "en lugar de desperdiciar su energía en la corteza, puede poner en marcha todo el manto, ", Dijo Irving. Obtiene sus mejores datos de terremotos de magnitud 7.0 o superior, ella dijo, a medida que las ondas de choque que envían en todas direcciones pueden viajar a través del núcleo hasta el otro lado del planeta, y viceversa. Para este estudio, Los datos clave provienen de las 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 de esta magnitud no ocurren muy a menudo, ", dijo." Tenemos suerte ahora de tener muchos más sismómetros de los que teníamos hace 20 años. La sismología es un campo diferente al de hace 20 años, entre instrumentos y recursos computacionales ".

    Los sismólogos y los científicos de datos utilizan potentes ordenadores, incluido el grupo de supercomputadoras Tiger de Princeton, para simular el complicado comportamiento de la dispersión de ondas en las profundidades de la Tierra.

    La tecnología depende de una propiedad fundamental de las olas:su capacidad para doblarse y rebotar. Así como las ondas de luz pueden rebotar (reflejarse) en un espejo o doblarse (refractarse) al pasar a través de un prisma, Las ondas sísmicas viajan directamente a través de rocas homogéneas, pero se reflejan o refractan cuando encuentran algún límite o rugosidad.

    "Sabemos que casi todos los objetos tienen una superficie rugosa y, por lo tanto, dispersan la luz, "dijo Wu, el autor principal del nuevo artículo, quien 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 rugosidad de la superficie. En este estudio, investigamos ondas sísmicas dispersas que viajan dentro de la Tierra para limitar la rugosidad del límite de 660 km de la Tierra ".

    Los investigadores se sorprendieron por lo áspero que es ese límite, más áspero que la capa superficial en la que todos vivimos. "En otras palabras, La topografía más fuerte que las Montañas Rocosas o los Apalaches está presente en el límite de 660 km, ", dijo Wu. Su modelo estadístico no permitió determinaciones precisas de la altura, pero existe la posibilidad de que estas montañas sean más grandes que cualquier otra cosa en la superficie de la Tierra. La rugosidad no se distribuyó por igual, cualquiera; así como la superficie de la corteza tiene fondos oceánicos lisos y montañas masivas, el límite de 660 km tiene áreas rugosas y parches suaves. Los investigadores también examinaron una capa a 410 kilómetros (255 millas) hacia abajo, en la parte superior de la zona de transición del manto medio, "y no encontraron una rugosidad similar.

    "Encuentran que las capas profundas de la Tierra son tan complicadas como lo que observamos en la superficie, "dijo la sismóloga Christine Houser, un profesor asistente en el Instituto de Tecnología de Tokio que no participó en esta investigación. "Encontrar cambios de elevación de 2 millas (1-3 km) en un límite que tiene más de 400 millas (660 km) de profundidad utilizando ondas que viajan a través de toda la Tierra y regresan es una hazaña inspiradora ... Sus hallazgos sugieren que a medida que ocurren terremotos y los instrumentos sísmicos se vuelven más sofisticados y se expanden a nuevas áreas, continuaremos detectando nuevas señales a pequeña escala que revelan nuevas propiedades de las capas de la Tierra ".

    Lo que significa

    La presencia de rugosidad en el límite de 660 km tiene implicaciones significativas para comprender cómo se formó y sigue funcionando nuestro planeta. Esa capa divide el manto, que constituye 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 viaja el calor a través del manto:si las rocas calientes se transportan sin problemas desde el límite entre el núcleo y el manto (casi 2, 000 millas hacia abajo) hasta la parte superior del manto, o si esa transferencia se interrumpe en esta capa. Alguna evidencia geoquímica y mineralógica sugiere que el manto superior e inferior son químicamente diferentes, lo que apoya la idea de que las dos secciones no se mezclan térmica o físicamente. Otras observaciones sugieren que no hay diferencia química entre el manto superior e inferior, lo que lleva a algunos a defender lo que se llama un "manto bien mezclado, "con el manto superior e inferior participando en el mismo ciclo de transferencia de calor.

    "Nuestros hallazgos brindan 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 el más áspero, Es posible que se hayan formado áreas montañosas donde el manto superior e inferior no se mezclan tan bien.

    Además, la aspereza que encontraron los investigadores, que existía en general, escalas moderadas y pequeñas, teóricamente podría deberse a anomalías térmicas o heterogeneidades químicas. Pero debido a la forma en que el calor se transporta dentro del manto, Wu explicó, cualquier anomalía térmica a pequeña escala se suavizaría 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 pertenecían a la corteza, ahora descansando tranquilamente en el manto. Los científicos han debatido durante mucho tiempo el destino de las losas de fondo marino que son empujadas hacia el manto en las zonas de subducción. las colisiones que ocurren se encuentran 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 de asumir, 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 durante los últimos 4.500 millones de años, ", dijo Irving." Lo emocionante de estos resultados es que nos brindan nueva información para comprender el destino de las antiguas placas tectónicas que han descendido al manto, y donde aún podría residir el material del manto antiguo ".

    Añadió:"La sismología es más emocionante cuando nos permite comprender mejor el interior de nuestro planeta tanto en el espacio como en el tiempo".


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