Geólogos del Departamento de Tierra de la Universidad Estatal de Florida, La ciencia oceánica y atmosférica ha descubierto cómo la roca fundida rica en carbono del manto superior de la Tierra podría afectar el movimiento de las ondas sísmicas.

La nueva investigación fue coautora del profesor asociado de geología de la EOAS, Mainak Mookherjee, y del investigador postdoctoral Suraj Bajgain. Los hallazgos del estudio se publicaron en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Esta investigación es bastante importante ya que el carbono es un componente crucial para la habitabilidad del planeta, y estamos avanzando para comprender cómo la tierra sólida puede haber desempeñado un papel en el almacenamiento y la influencia de la disponibilidad de carbono en la superficie de la Tierra, ", Dijo Mookherjee." Nuestra investigación nos da una mejor comprensión de la elasticidad, densidad y compresibilidad de estas rocas y su papel en el ciclo del carbono de la Tierra ".

Carbón, uno de los pilares básicos de la vida, se distribuye ampliamente por todo el manto superior de la Tierra y se almacena principalmente en forma de minerales de carbonato como minerales accesorios en las rocas del manto. Cuando el magma rico en carbonatos entra en erupción en la superficie, destaca por su singularidad, apariencia de barro. Estos tipos de erupciones ocurren en lugares específicos alrededor del mundo, como en el volcán Ol Doinyo Lengai en Tanzania.

Los expertos creen que la presencia de carbonatos en las rocas reduce significativamente la temperatura a la que se derriten. Carbonatos que se hunden en el interior de la Tierra, a través de un proceso conocido como subducción, probablemente cause este derretimiento de bajo grado de las rocas del manto superior de la Tierra, que juega un papel importante en el ciclo profundo del carbono del planeta.

"El manto de la Tierra tiene menos oxígeno libre disponible a profundidades crecientes, ", Dijo Mookherjee." A medida que el manto surge a través de un proceso de convección del manto, las rocas que se mueven lentamente que se redujeron, o tenía menos oxígeno, a mayor profundidad se oxidan progresivamente a menor profundidad. Es probable que el carbono del manto se reduzca más profundamente en la Tierra y se oxide a medida que el manto asciende ".

Es probable que este cambio en el estado de oxidación dependiente de la profundidad provoque el derretimiento de las rocas del manto, un proceso llamado fusión redox, que podría producir roca fundida rica en carbono, también conocido como derretimiento. Es probable que estos derretimientos afecten las propiedades físicas de una roca, que se pueden detectar utilizando sondas geofísicas como ondas sísmicas, él dijo.

Antes de este estudio, Los geólogos tenían poco conocimiento de las propiedades elásticas de estos derretimientos parciales inducidos por carbonatos, lo que los hacía difíciles de detectar directamente.

Un conjunto de pistas que utilizan los geólogos para comprender mejor su ciencia son las mediciones de ondas sísmicas a medida que se mueven a través de las capas de la Tierra. Un tipo de onda sísmica conocida como onda compresional es más rápida que otro tipo conocido como onda cortante, pero a profundidades de alrededor de 180 a 330 kilómetros en la Tierra, la relación de sus velocidades es incluso más alta de lo habitual.

"Esta relación elevada de ondas compresionales a ondas transversales ha sido un enigma, y utilizando los hallazgos de nuestro estudio, somos capaces de explicar esta desconcertante observación, "Dijo Mookherjee.

Cantidades menores de fundidos ricos en carbono, aproximadamente 0.05 por ciento, podría estar disperso de manera generalizada a través del profundo manto superior de la Tierra, y eso puede conducir a una relación elevada entre la velocidad del sonido de compresión y la de corte, explicaron los investigadores.

Para realizar el estudio, Los investigadores tomaron mediciones ultrasónicas de alta presión y mediciones de densidad en núcleos del mineral de carbonato dolomita. Estos experimentos se complementaron con simulaciones teóricas para proporcionar una nueva comprensión de las propiedades físicas fundamentales de los carbonatos fundidos.

"Hemos estado tratando de comprender las propiedades elásticas y de transporte de los fluidos acuosos, propiedades de fusión de silicato y fusión metálica, para obtener una mejor comprensión de la masa de volátiles almacenados en la tierra sólida profunda, "Dijo Bajgain.

Estos hallazgos significan que las rocas parcialmente fundidas en el manto podrían contener entre 80 y 140 partes por millón de carbono. que serían de 20 a 36 millones de gigatoneladas de carbono en la región profunda del manto superior, convirtiéndolo en un importante depósito de carbono. En comparación, La atmósfera de la Tierra contiene poco más de 410 ppm de carbono, o alrededor de 870 gigatoneladas.