Nuevas simulaciones de la astenosfera de la Tierra descubren que el ciclo convectivo y el flujo impulsado por la presión a veces pueden hacer que la capa más fluida del manto del planeta se mueva incluso más rápido que las placas tectónicas que la cubren.

Esa es una conclusión de un nuevo estudio realizado por geofísicos de la Universidad de Rice que modelaron el flujo en la capa de manto de 100 millas de espesor que comienza en la base de las placas tectónicas de la Tierra. o litosfera.

El estudio, que está disponible en línea en la revista Cartas de ciencia terrestre y planetaria , apunta a una cuestión muy debatida en geofísica:qué impulsa el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra, las 57 losas entrelazadas de la litosfera que se deslizan, se muelen y chocan entre sí en una danza sísmica que causa terremotos, construye continentes y reforma gradualmente la superficie del planeta cada pocos millones de años?

"Las placas tectónicas flotan sobre la astenosfera, y la teoría principal de los últimos 40 años es que la litosfera se mueve independientemente de la astenosfera, y la astenosfera solo se mueve porque las placas la arrastran, "dijo la estudiante de posgrado Alana Semple, coautor principal del nuevo estudio. "Las observaciones detalladas de la astenosfera de un grupo de investigación de Lamont arrojaron una imagen más matizada y sugirieron, entre otras cosas, que la astenosfera tiene una velocidad constante en su centro pero cambia de velocidad en su parte superior y base, y que a veces parece fluir en una dirección diferente a la de la litosfera ".

El modelado computacional llevado a cabo en Rice ofrece un marco teórico que puede explicar estas desconcertantes observaciones, dijo Adrian Lenardic, un coautor del estudio y profesor de la Tierra, ciencias ambientales y planetarias en Rice.

"Hemos demostrado cómo estas situaciones pueden ocurrir a través de una combinación de flujo impulsado por placas y presión en la astenosfera, ", dijo." La clave fue darse cuenta de que una teoría desarrollada por el ex postdoctorado de Rice, Tobias Höink, tenía el potencial de explicar las observaciones de Lamont si se permitía una representación más precisa de la viscosidad de la astenosfera. Las simulaciones numéricas de Alana incorporaron ese tipo de viscosidad y mostraron que el modelo modificado podría explicar las nuevas observaciones. En el proceso, esto ofreció una nueva forma de pensar sobre la relación entre la litosfera y la astenosfera ".

Aunque la astenosfera está hecha de roca, está bajo una presión intensa que puede hacer que su contenido fluya.

"La convección térmica en el manto terrestre genera variaciones dinámicas de presión, "Dijo Semple." La debilidad de la astenosfera, en relación con las placas tectónicas de arriba, le permite responder de manera diferente a las variaciones de presión. Nuestros modelos muestran cómo esto puede conducir a velocidades de astenosfera que exceden las de las placas de arriba. Los modelos también muestran cómo el flujo en la astenosfera se puede compensar del de las placas, de acuerdo con las observaciones del grupo Lamont "

La litosfera oceánica se forma en las dorsales oceánicas y fluye hacia las zonas de subducción donde una placa tectónica se desliza debajo de otra. En el proceso, la litosfera se enfría y el calor del interior de la Tierra se transfiere a su superficie. La subducción recicla material litosférico más frío en el manto, y las corrientes de enfriamiento fluyen hacia el interior profundo.

El modelo 3-D de Semple simula tanto este ciclo convectivo como la astenosfera. Ella le dio crédito al Centro de Investigación en Computación (CRC) de Rice por su ayuda para ejecutar simulaciones, algunas de las cuales tomaron hasta seis semanas, en la supercomputadora DAVinCI de Rice.

Semple dijo que las simulaciones muestran cómo el ciclo convectivo y el flujo impulsado por presión pueden impulsar el movimiento tectónico.

"Nuestro artículo sugiere que el flujo impulsado por la presión en la astenosfera puede contribuir al movimiento de las placas tectónicas al arrastrar las placas con él, ", dijo." Una contribución notable proviene de 'slab-pull, 'un proceso impulsado por la gravedad que tira de las placas hacia las zonas de subducción. El tirón de losa puede ser todavía el proceso dominante que mueve las placas, pero nuestros modelos muestran que el flujo de la astenosfera proporciona una contribución más significativa al movimiento de las placas de lo que se pensaba ".