Por décadas, Los científicos han teorizado que el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra es impulsado en gran parte por la flotabilidad negativa creada cuando se enfrían. Nueva investigación, sin embargo, muestra que la dinámica de las placas es impulsada significativamente por la fuerza adicional de calor extraída del núcleo de la Tierra.

Los nuevos hallazgos también desafían la teoría de que las cadenas montañosas submarinas conocidas como cordilleras oceánicas son límites pasivos entre placas en movimiento. Los hallazgos muestran el aumento del Pacífico Oriental, la cresta oceánica dominante de la Tierra, es dinámico a medida que se transfiere el calor.

David B. Rowley, profesor de ciencias geofísicas en la Universidad de Chicago, y otros investigadores llegaron a las conclusiones combinando observaciones del East Pacific Rise con conocimientos del modelado del flujo del manto allí. Los hallazgos fueron publicados el 23 de diciembre en Avances de la ciencia .

"Vemos un fuerte apoyo para las contribuciones significativas del manto profundo de la dinámica del calor a la placa en el hemisferio Pacífico, "dijo Rowley, autor principal del artículo. "El calor de la base del manto contribuye significativamente a la fuerza del flujo de calor en el manto ya la tectónica de placas resultante".

Los investigadores estiman que hasta aproximadamente el 50 por ciento de la dinámica de las placas es impulsada por el calor del núcleo de la Tierra y hasta 20 teravatios de flujo de calor entre el núcleo y el manto.

A diferencia de la mayoría de las otras dorsales oceánicas, el East Pacific Rise en su conjunto no se ha movido de este a oeste durante 50 a 80 millones de años, incluso cuando algunas partes se han ido extendiendo asimétricamente. Esta dinámica no puede explicarse únicamente por la subducción, un proceso por el cual una placa se mueve debajo de otra o se hunde. Los investigadores de los nuevos hallazgos atribuyen el fenómeno a la flotabilidad creada por el calor que surge de las profundidades del interior de la Tierra.

"El East Pacific Rise es estable porque el flujo que surge del manto profundo lo ha capturado, "Rowley dijo." Esta estabilidad está directamente relacionada y controlada por la surgencia del manto, "o la liberación de calor desde el núcleo de la Tierra a través del manto hasta la superficie.

La Cordillera del Atlántico Medio, particularmente en el Atlántico Sur, también puede tener acoplamiento directo con el flujo del manto profundo, añadió.

"Las consecuencias de esta investigación son muy importantes para todos los científicos que trabajan en la dinámica de la Tierra, incluida la tectónica de placas, actividad sísmica y vulcanismo, "dijo Jean Braun del Centro Alemán de Investigación de Geociencias, que no participó en la investigación.

Las fuerzas en el trabajo

Convección, o el flujo de material del manto que transporta calor, impulsa la tectónica de placas. Como se prevé en la investigación actual, el calentamiento en la base del manto reduce la densidad del material, dándole flotabilidad y haciendo que se eleve a través del manto y se acople con las placas suprayacentes adyacentes al East Pacific Rise. La flotabilidad profunda derivada del manto, junto con el enfriamiento de la placa en la superficie, crea una flotabilidad negativa que, en conjunto, explica las observaciones a lo largo del East Pacific Rise y las zonas circundantes de subducción del Pacífico.

Un debate sobre el origen de las fuerzas impulsoras de la tectónica de placas se remonta a principios de la década de 1970. Los científicos han preguntado:¿La flotabilidad que impulsa las placas se deriva principalmente del enfriamiento de las placas en la superficie, análogo al enfriamiento y el vuelco de los lagos en invierno? O, ¿Existe también una fuente de flotabilidad positiva que surge del calor en la base del manto asociado con el calor extraído del núcleo y, si es así, ¿Cuánto contribuye a los movimientos de la placa? La última teoría es análoga a cocinar avena:el calor en la parte inferior hace que la avena suba, y la pérdida de calor a lo largo de la superficie superior enfría la avena, haciendo que se hunda.

Hasta ahora, la mayoría de las evaluaciones han favorecido el primer escenario, con poca o ninguna contribución de la flotabilidad derivada del calor en la base. Los nuevos hallazgos sugieren que se requiere el segundo escenario para dar cuenta de las observaciones, y que hay una contribución aproximadamente igual de ambas fuentes de la flotabilidad que impulsa las placas, al menos en la cuenca del Pacífico.

"Según nuestros modelos de convección del manto, el manto puede estar eliminando hasta la mitad del balance de calor convectivo total de la Tierra del núcleo, "Dijo Rowley.

Se ha realizado mucho trabajo durante las últimas cuatro décadas para representar la convección del manto mediante simulación por computadora. Ahora los modelos deberán revisarse para tener en cuenta la surgencia del manto, según los investigadores.

"La implicación de nuestro trabajo es que los libros de texto deberán reescribirse, "Dijo Rowley.

La investigación podría tener implicaciones más amplias para comprender la formación de la Tierra, Dijo Braun. "Tiene consecuencias importantes para el balance térmico de la Tierra y el llamado 'enfriamiento secular' del núcleo. Si el calor proveniente del núcleo es más importante de lo que pensamos, esto implica que el calor total almacenado originalmente en el núcleo es mucho mayor de lo que pensamos.

"También, el campo magnético de la Tierra se genera por el flujo en el núcleo líquido, por lo que es probable que los hallazgos de Rowley y sus coautores tengan implicaciones para nuestra comprensión de la existencia, carácter y amplitud del campo magnético de la Tierra y su evolución a través del tiempo geológico, "Añadió Braun.