Si los océanos de la Tierra se drenaran por completo, revelarían una enorme cadena de volcanes submarinos que serpentean alrededor del planeta. Este extenso sistema de cordilleras oceánicas es producto del vuelco de material en el interior de la Tierra, donde las temperaturas de ebullición pueden derretirse y elevar las rocas a través de la corteza, dividiendo el fondo marino y remodelando la superficie del planeta durante cientos de millones de años.

Ahora, los geólogos del MIT han analizado miles de muestras de material erupcionado a lo largo de las dorsales oceánicas y han rastreado su historia química para estimar la temperatura del interior de la Tierra.

Su análisis muestra que la temperatura de las dorsales oceánicas subyacentes de la Tierra es relativamente constante, alrededor de la 1, 350 grados Celsius:casi tan caliente como la llama azul de una estufa de gas. Existen, sin embargo, "puntos calientes" a lo largo de la cresta que pueden llegar a 1, 600 grados centígrados comparable a la lava más caliente.

Los resultados del equipo, apareciendo hoy en el Revista de investigación geofísica:Tierra sólida , proporcionar un mapa de temperatura del interior de la Tierra alrededor de las dorsales oceánicas. Con este mapa, los científicos pueden comprender mejor los procesos de fusión que dan lugar a los volcanes submarinos, y cómo estos procesos pueden impulsar el ritmo de la tectónica de placas a lo largo del tiempo.

"La convección y la tectónica de placas han sido procesos importantes en la configuración de la historia de la Tierra, "dice la autora principal, Stephanie Brown Kerin, un postdoctorado en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS). "Conocer la temperatura a lo largo de toda esta cadena es fundamental para entender el planeta como un motor térmico, y cómo la Tierra podría ser diferente de otros planetas y ser capaz de sustentar vida ".

Los coautores de Krein incluyen a Zachary Molitor, un estudiante graduado de EAPS, y Timothy Grove, el profesor R.R. Schrock de geología en el MIT.

Una historia química

La temperatura interior de la Tierra ha jugado un papel fundamental en la configuración de la superficie del planeta durante cientos de millones de años. Pero no ha habido forma de leer directamente esta temperatura de decenas a cientos de kilómetros por debajo de la superficie. Los científicos han aplicado medios indirectos para inferir la temperatura del manto superior, la capa de la Tierra justo debajo de la corteza. Pero las estimaciones hasta ahora no son concluyentes, y los científicos no están de acuerdo acerca de cuán ampliamente varían las temperaturas debajo de la superficie.

Para su nuevo estudio, Kerin y sus colegas desarrollaron un nuevo algoritmo, llamado ReversePetrogen, que está diseñado para rastrear la historia química de una roca en el tiempo, para identificar su composición original de elementos y determinar la temperatura a la que la roca se fundió inicialmente debajo de la superficie.

El algoritmo se basa en años de experimentos llevados a cabo en el laboratorio de Grove para reproducir y caracterizar los procesos de fusión del interior de la Tierra. Los investigadores del laboratorio han calentado rocas de diversas composiciones, alcanzando diversas temperaturas y presiones, para observar su evolución química. De estos experimentos, el equipo ha podido derivar ecuaciones y, en última instancia, el nuevo algoritmo:para predecir las relaciones entre la temperatura de una roca, presión, y composición química.

Kerin y sus colegas aplicaron su nuevo algoritmo a las rocas recolectadas a lo largo de las dorsales oceánicas de la Tierra, un sistema de volcanes submarinos que abarca más de 70, 000 kilómetros de longitud. Las dorsales oceánicas son regiones donde las placas tectónicas se separan por la erupción de material del manto de la Tierra, un proceso impulsado por las temperaturas subyacentes.

"Se podría hacer un modelo de la temperatura de todo el interior de la Tierra, basado en parte en la temperatura en estas crestas, "Dice Kerin." La pregunta es, ¿Qué nos dicen realmente los datos sobre la variación de temperatura en el manto a lo largo de toda la cadena? "

Mapa del manto

Los datos que analizó el equipo incluyen más de 13, 500 muestras recolectadas a lo largo del sistema de cordilleras oceánicas durante varias décadas, por múltiples cruceros de investigación. Cada muestra en el conjunto de datos es de un vidrio marino en erupción:lava que hizo erupción en el océano y fue instantáneamente enfriada por el agua circundante hasta convertirla en una prístina, forma preservada.

Los científicos identificaron previamente las composiciones químicas de cada vaso en el conjunto de datos. Kerin y sus colegas analizaron las composiciones químicas de cada muestra a través de su algoritmo para determinar la temperatura a la que cada vidrio se derritió originalmente en el manto.

De este modo, el equipo pudo generar un mapa de las temperaturas del manto a lo largo de todo el sistema de cordilleras oceánicas. De este mapa, observaron que gran parte del manto es relativamente homogéneo, con una temperatura media de alrededor de 1, 350 grados centígrados. Sin embargo, hay "Puntos calientes, "o regiones a lo largo de la cresta, donde las temperaturas en el manto parecen significativamente más altas, alrededor de la 1, 600 grados centígrados.

"La gente piensa en los hotspots como regiones del manto donde hace más calor, y donde el material puede estar derritiéndose más, y potencialmente aumentando más rápido, y no sabemos exactamente por qué o cuanto mas calientes estan, o cuál es el papel de la composición en los hotspots, ", Dice Kerin." Algunos de estos puntos calientes están en la cresta, y ahora podemos tener una idea de cuál es la variación del punto de acceso a nivel mundial utilizando esta nueva técnica. Eso nos dice algo fundamental sobre la temperatura de la Tierra ahora, y ahora podemos pensar en cómo ha cambiado con el tiempo ".

Kerin agrega:"Comprender estas dinámicas nos ayudará a determinar mejor cómo crecieron y evolucionaron los continentes en la Tierra, y cuándo comenzaron la subducción y la tectónica de placas, que son fundamentales para la vida compleja ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.