Los científicos ahora tienen una imagen más clara del manto de la Tierra, gracias a la investigación de la Universidad Estatal de Michigan publicada en la edición actual de Comunicaciones de la naturaleza .

El mayor desafío de estudiar la mitad del planeta, La capa más grande, intercalada entre su núcleo de hierro y la delgada superficie que alberga a sus criaturas vivientes, es que no se puede ver. Es comparable a un paciente que se somete a una tomografía computarizada, y que el médico pueda ver puntos oscuros y claros indicativos de tejido y tumores sanos.

En lugar de una tomografía computarizada, sin embargo, los geólogos usan sismógrafos. Pero como no pueden sumergirse para explorar lo que realmente significan los "puntos", tienen que descifrar lo que les dice la diferencia en las frecuencias de onda.

"Estamos viendo una imagen del manto, pero no sabemos qué significan los colores, "dijo Susannah Dorfman, Geocientífico de MSU y coautor principal del estudio. "Los patrones de ondas sísmicas muestran un contraste que indica diferente blandura y diferentes densidades; nuestro trabajo es averiguar qué hay ahí abajo y por qué".

Los científicos piensan que el manto es como una torta de mármol, mezclado arremolinándose juntos pedazos de fondo del océano y roca primordial. Como el pastel de chocolate y vainilla diferentes partes del manto tienen diferentes composiciones.

Dorfman compara su laboratorio y el análisis que realiza su equipo con los chefs en una cocina de prueba. El ingrediente principal de este menú, aunque, es bridgmanita, el mineral más abundante de la Tierra. Se estima que este mineral constituye más del 50 por ciento de la Tierra. Aunque omnipresente en el manto, La bridgmanita es bastante rara en la superficie.

¿Qué tan raro? Su existencia ha sido teorizada y fabricada en laboratorios desde los años 70. Pero no fue hasta 2014 que se encontró una partícula de bridgmanita natural en un meteorito, su estructura cristalina cartografiada y bautizada oficialmente.

En el laboratorio de la cocina el equipo cocinó una muestra del raro mineral. Usando una celda de presión de yunque de diamante y calentamiento por láser, para duplicar la presión y el calor inimaginables del manto, probaron su receta de bridgmanita con una pizca de hierro férrico. Esta combinación es bastante densa y oxidada. (El hierro férrico se puede encontrar en el óxido).

"La presión mínima necesaria para producir bridgmanita en el manto (un cuarto de millón de atmósferas) es como todo el peso de un elefante en equilibrio sobre una semilla de amapola, "Dijo Dorfman.

El equipo, codirigido por Jiachao Liu, anteriormente con MSU ahora con la Universidad de Texas en Austin, también cambió la composición de la bridgmanita, intercambiando átomos de magnesio y silicio por átomos de hierro 3+.

"Cambió la estructura y cómo actúa, ", Dijo Dorfman." Hay un cambio en el átomo de hierro llamado transición de espín, donde el átomo se contrae y se vuelve más denso debido a la intensa presión. Esto potencialmente duplica lo que está sucediendo en las profundidades del manto ".

Estas recetas preparadas en laboratorio proporcionan un modelo y algunas ideas sobre los minerales que potencialmente componen el manto. Lo que cocinó el equipo de Dorfman no es una imitación exacta de los minerales del manto, pero el resultado final produjo las mediciones más claras de la densidad, compresibilidad y conductividad electrónica de bridgmanita oxidada en el manto inferior.

Si bien es posible que Dorfman y otros científicos nunca vean muestras del núcleo del manto de primera mano, las observaciones y mediciones del laboratorio ayudarán a los científicos a interpretar lo que las ondas sísmicas pueden estar diciendo.

Este estudio ayudará a los científicos a utilizar mediciones geofísicas para mapear con precisión la cantidad de hierro en el manto. pero el equipo también determinó que será difícil ver qué tan oxidado está. Dorfman sigue siendo optimista de que esta línea de investigación revelará algunos de los misterios del manto.

"El manto profundo es un lugar extraño con características misteriosas que pueden ser residuos de la formación de la Tierra, cementerios para pilas de placas tectónicas hundidas, fuentes de los volcanes hotspot como Hawai o los procesos que dieron forma a la atmósfera, "Dijo Dorfman." Cualquier cosa que podamos detectar sobre la composición de las características en la base del manto puede ayudarnos a resolver estos misterios ".

Científicos de la Universidad de Michigan, Centro de Investigación en Ciencia y Tecnología de Alta Presión (China), Universidad de Hawaii, El Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad de Illinois también fueron parte de esta investigación.