Los investigadores crearon una representación tridimensional de la geometría prevista de la losa y el flujo del manto. La imagen describe áreas con una temperatura de 300 grados Celsius más fría que el manto circundante, con diferentes colores que representan diferentes profundidades. Las placas y losas oceánicas son semitransparentes, y los continentes son completamente transparentes. Las flechas verdes representan vectores de velocidad dentro del manto Crédito:Lijun Liu, Universidad de Illinois.
Al contrario de los carteles que puede haber visto colgados en las paredes de los edificios de ciencias y las aulas, Lijun Liu, profesor de geología en Illinois, sabe que el interior de la Tierra no es como una cebolla.
Si bien la mayoría de los libros de texto demuestran que la superficie exterior de la Tierra es la corteza, el siguiente nivel interior como el manto, y luego la capa más interna como el núcleo, Liu dijo que la realidad no es tan clara.
"No es solo en capas, porque el interior de la Tierra no es estacionario, "Dijo Liu.
De hecho, debajo de nuestros pies hay actividad tectónica de la que muchos científicos han sido conscientes, pero Liu y su equipo han creado un modelo de computadora para ayudar a explicarlo mejor, un modelo tan efectivo que los investigadores creen que tiene el potencial de predecir dónde ocurrirán terremotos y volcanes.
Usando este modelo, Liu, junto con el estudiante de doctorado Jiashun Hu, y Manuele Faccenda de la Universidad de Padua en Italia, publicó recientemente un artículo de investigación en la revista de Cartas de ciencia terrestre y planetaria que se centra en el manto profundo y su relación con la tectónica de placas.
"Es bien sabido que hay placas tectónicas que impulsan la evolución de la Tierra, pero no está del todo claro cómo funciona exactamente este proceso, " él dijo.
Liu y Hu observaron específicamente el continente de América del Sur para determinar qué factores tectónicos contribuyen a la deformación, o la evolución, del manto.
Para responder a esta pregunta, el equipo creó un modelo centrado en datos utilizando la supercomputadora Blue Waters en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación en Illinois. Los sofisticados modelos geodinámicos cuatridimensionales orientados a datos se encuentran entre los primeros de su tipo.
"De hecho, somos los primeros en utilizar modelos de asimilación de datos para estudiar la deformación del manto, en un enfoque similar al pronóstico del tiempo, ", Dijo Liu." Estamos tratando de producir un modelo de sistema que satisfaga simultáneamente todas las observaciones que tenemos. Entonces podremos obtener una mejor comprensión de los procesos dinámicos de la evolución de la Tierra ".
Si bien hay muchos debates sobre cómo se impulsa la evolución interna de la Tierra, el modelo creado por el equipo pareció encontrar una respuesta que se ajusta mejor a las observaciones disponibles y la física subyacente. El equipo descubrió que la losa en subducción, una porción de la placa oceánica que se desliza debajo de una placa continental, es la fuerza impulsora dominante detrás de la deformación del manto.
Esencialmente, la subducción activa de la losa determina la mayoría de los otros procesos que ocurren como parte de una reacción en cadena. "El resultado es un cambio de juego. La fuerza impulsora del flujo del manto es en realidad más simple de lo que la gente pensaba, "Dijo Liu." Es la consecuencia más directa de la tectónica de placas. Cuando la losa se hunde, controla naturalmente todo lo que lo rodea. En cierto modo, esto es elegante porque es simple ".
Al comprender este mecanismo de evolución de la Tierra, el equipo puede hacer mejores predicciones sobre el movimiento del manto y la litosfera, o corteza.
Luego, el equipo evaluó las predicciones del modelo utilizando otros datos. Hu, el autor principal del artículo, dijo que al comparar las predicciones con actividades tectónicas como la formación de montañas y volcanes, emergió una clara consistencia.
"Creemos que nuestra historia es correcta, "Dijo Hu.
Como consecuencia, El modelo también proporciona información interesante sobre la evolución de los continentes desde el Jurásico, cuando los dinosaurios vagaban por la Tierra en Pangea, el único continente en ese momento. Esta es todavía la investigación en curso del equipo.
Liu dijo que en un documento separado que usa la misma simulación, publicado por Liu y Hu en Cartas de ciencia terrestre y planetaria en 2016, el modelo proporcionó una predicción precisa de por qué ocurren los terremotos en lugares particulares debajo de América del Sur. Explicó que los terremotos no se distribuyen uniformemente dentro de la losa en subducción, lo que significa que hay áreas potencialmente donde es más o menos probable que ocurra un terremoto.
"Descubrimos que cada vez que ve una falta de terremotos en una región, corresponde a un agujero en la losa, "Dijo Liu." Debido a la losa que falta en el agujero, no hay forma de generar terremotos, para que podamos saber dónde se producirán más terremotos ".
El modelo también explicó por qué ciertos volcanes podrían existir más tierra adentro y tener diferentes composiciones, a pesar del pensamiento común de que los volcanes deberían existir únicamente a lo largo de la costa, como resultado de la salida de agua de la losa descendente. Como el modelo ayuda a explicar, un volcán puede formarse tierra adentro si la losa se subduce en un ángulo menos profundo, y un agujero en la losa poco profunda permite que se forme un tipo especial de magma al derretir la corteza.
"En última instancia, este modelo proporcionará una forma prometedora de resolver la cuestión de cómo y por qué los continentes se mueven como lo hacen, "Dijo Liu." La respuesta debería depender de lo que esté haciendo el manto. Esta es una forma de comprender mucho mejor la evolución de la Tierra ".
Actualmente, el equipo está ampliando el modelo para analizar todo el mundo.
"Esperamos obtener resultados más emocionantes, "Dijo Liu.
