Resumen (15 de feb., 2007): Los sismólogos han creado un nuevo modelo en tercera dimensión que revela la existencia de un reservorio subterráneo de agua en las profundidades del manto de la Tierra. La investigación podría tener implicaciones para la comprensión del medio ambiente global de nuestro planeta.





Basado en un comunicado de prensa de la Universidad de Washington en St. Louis

Debajo de la sólida corteza de la Tierra se encuentran el manto, el núcleo exterior y el núcleo interior. Los científicos conocen el interior de la Tierra estudiando la forma en que las ondas de los terremotos viajan a través del planeta. Crédito: World Book illustration by Raymond Perlman and Steven Brayfield, Artisan-Chicago

Un sismólogo de la Universidad de Washington en St. Louis ha confeccionado el primer modelo en tercera dimensión de la atenuación de las ondas sísmicas en las profundidades del manto terrestre y ha revelado la existencia de un reservorio de agua subterránea que tiene por lo menos el volumen del océano Ártico.

Es la primera evidencia que se obtiene de agua existente en el manto profundo de la Tierra.

Michael E. Wysession, Ph.D., profesor de ciencias terrestres y planetarias en Artes & Ciencias de la Universidad de Washington, trabajando con el anteriormente estudiante graduado Jesse Lawrence (ahora en la Universidad de California, San Diego), analizó 80 000 ondas transversales de más de 600 000 sismogramas y descubrió una gran área en el manto inferior de la Tierra, debajo de Asia oriental, donde el agua está amortiguando, o atenuando, las ondas sísmicas de los terremotos.

El método tradicional por el cual los sismólogos obtienen imágenes de la Tierra por debajo de nosotros es la medición de la velocidad de las ondas sísmicas. Esto proporciona una especie de escaneo CAT del núcleo y del manto de la Tierra. Sin embargo, la sola utilización de las velocidades de las ondas representa un problema, ya que no pueden distinguir entre las variaciones de temperatura y de composición.

La investigación es descrita en una próxima monografía, “Earth's Deep Water Cycle” (El ciclo del agua profunda de la Tierra), que está en prensa para ser publicado por la Unión Geofísica Americana.

Analizando ondas amortiguadas

aquí para ampliar. Crédito: USGS" width="250"> Los familiares continentes de la Tierra se encuentran incrustados en placas tectónicas sobre la superficie del planeta que colisionan lentamente unas con otras con el correr del tiempo. Cliquee aquí para ampliar. Crédito: USGS

Un método cada vez más popular, que fue el utilizado por Wysession, es analizar la forma en que las ondas se ven amortiguadas al alejarse de su fuente. Si se toma un martillo y se golpea fuertemente sobre una mesa, las ondas se trasladarán desde la fuente hasta el límite de la mesa, con la masa de la madera disminuyendo, o atenuando, la energía de las ondas. Un cuadro cerca del punto donde se golpea podrá caerse, pero una grapadora a medio metro de distancia quizás ni siquiera se mueva. Los datos de amortiguación informan a los sismólogos sobre la rigidez de una región, lo que es una función de cuan caliente esté y cuanta agua contenga. La observación de las velocidades de las ondas y al mismo tiempo de la amortiguación que sufran pueden decir si una anomalía se debe a la temperatura o al agua.

Al analizar los datos, Wysession observó primero grandes patrones asociados con áreas conocidas donde el suelo oceánico se está hundiendo hacia el interior del planeta. Debajo de Asia, el sumergido lecho marino del Pacífico se apila en la base del manto. Justo encima de ello, observó una “región de amortiguación increíblemente alta, que es a la vez muy atenuante y ligeramente lenta”, dijo. “El agua frena la velocidad de las ondas un poco. Mucha amortiguación y poco frenado corresponde muy bien a las predicciones de agua”.

Predicciones previas calcularon que una losa oceánica fría que se hundiera en el suelo a unos 1 200 a 1 300 kilómetros por debajo de la superficie liberaría agua de la roca que escaparía de ella y se elevaría hasta una región sobre la misma, pero esto nunca había sido observado previamente.

La anomalía de Beijing

“Esto es exactamente lo que mostramos aquí, la profundidad correcta y los altos niveles de amortiguación justo sobre ella”, dijo Wysession. “La llamaré anomalía de Beijing. El agua dentro de las rocas desciende con la losa que se hunde y es bastante fría, pero se calienta a medida que aumenta la profundidad, y finalmente la roca se vuelve inestable y pierde su agua. Entonces, el agua se eleva hasta una región superior, que queda saturada con el agua.

“Si se combina el volumen de esta anomalía con el hecho de que la roca puede contener hasta un 0,1 por ciento de agua, significa entonces que tiene aproximadamente una cantidad de agua equivalente al océano Ártico”.

aquí para ampliar. Crédito: Eric Chou / Washington University" width="250"> Los sismólogos de la Universidad de Washington creen que una anomalía de alta atenuación en la parte superior del manto inferior debajo de Asia oriental se debe al agua. La imagen izquierda es un corte a través de la Tierra, mostrando las anomalías dentro del manto. La localización del corte (la línea roja en la imagen superior derecha) es un mapa de atenuación sísmica a una profundidad de unos mil kilómetros. En ambas imágenes, el color rojo indica roca suave y débil, y el color azul indica la roca inusualmente rígida. Cliquee aquí para ampliar. Crédito: Eric Chou / Washington University

En años recientes, los sismólogos se han emocionado con la posibilidad de una estructura como la anomalía de Beijing. La disponibilidad de enormes cantidades de sismogramas digitales hizo posible que Wysession y Lawrence, quienes escribieron muchos miles de líneas de código de computación pare realizar el análisis, la descubrieran.

Setenta por ciento de la Tierra está cubierta por agua, la que resulta muy importante para la geología terrestre, pues sirve como un lubricante que permite una convección eficiente y la tectónica de placas y las colisiones continentales que forman las montañas.

“El agua es como un lubricante, que aceita constantemente la máquina de la convección del manto que a su vez impulsa la tectónica de placas y hace que los continentes se muevan a través de la superficie de la Tierra”, dijo Wysession. “Veamos a nuestro planeta hermano, Venus. Es muy caliente y seco, y no posee tectónica de placas. Probablemente, toda el agua hirvió y escapó, y sin agua no hay placas. El sistema está trabado, como un herrumbrado hombre de hojalata sin aceite”.

Las nuevas investigaciones aumentan nuestro conocimiento sobre los procesos y las propiedades físicas de la Tierra que podrían afectar el futuro de nuestro clima y de nuestra biosfera. El estudio de las reservas sub-superficiales de agua de nuestro planeta puede también arrojar información que pueda ayudar a los científicos cómo otros planetas podrían alberga agua debajo de sus superficies. El agua líquida es esencial para la vida tal como la conocemos, y determinar los lugares potenciales con agua en otros planetas es un importante primer paso en la búsqueda de vida en el sistema solar.