Un modelo utilizado por los investigadores revela los múltiples componentes del manto profundo de la Tierra que se elevan hasta la superficie.

Tratando de comprender mejor la composición de la parte más inferior del manto de la Tierra, localizada a cerca de 2.900 kilómetros debajo de la superficie, un equipo de investigadores de la Universidad estatal de Arizona han desarrollado nuevas simulaciones que describen la dinámica profunda de la Tierra. El estudio, publicado el 30 de marzo en Nature Geoscience informa de sus hallazgos, que podrían ser utilizados para explicar la compleja geoquímica de los puntos calientes de lava, como el de Hawai.

La convección del manto es la fuerza directriz detrás de la deriva continental y la causa de terremotos y volcanes en la superficie. A través de la convección del manto, puede transportarse el material desde la parte más inferior del manto de la Tierra a la superficie, y eso nos ofrece la posibilidad de conocer la composición de las profundidades de la Tierra. El núcleo de la Tierra es muy caliente (~4000 K), así que las rocas situadas al límite del núcleo del manto se calientan y expanden volviéndose menos densas. Estas rocas calientes (también llamadas plumas del manto) pueden migrar hacia la superficie debido a su flotabilidad .

Las observaciones, modelización y predicciones indican que el manto más profundo es de una composición compleja y en continuo cambio y agitación.

“Las firmas químicas complejas de los basaltos de estos puntos calientes nos proporcionan evidencias de que la composición de la parte más inferior del manto de la Tierra es diferente de otras partes. La pregunta principal que guió esta investigación fue el cómo las plumas del manto y los diferentes componentes del manto de la Tierra interactúan entre sí, y de cómo esta interacción conduce a la química compleja de los basaltos de puntos calientes. La respuesta a esta pregunta es muy importante para entender la naturaleza de la convección del manto“, explica el autor principal Mingming Li, que está llevando a cabo su doctorado en ciencias geológicas.

“Obviamente, no podemos viajar al interior de la Tierra para saber lo que está sucediendo allí abajo. Sin embargo, el proceso de convección del manto debe cumplir con las leyes de física fundamental, así como con la conservación de la masa, el momentum y la energía. Lo que hemos hecho es para simular el proceso de convección del manto mediante la resolución de ecuaciones que controlan este proceso”, dice Li .

Durante mucho tiempo se ha sugerido que el manto de la Tierra contiene varios depósitos de diferente composición, entre ellos el depósito más primitivo de la capa más baja, la corteza oceánica reciclada y agotada del manto del fondo. El complejo geoquímico de lava descubierto en los puntos calientes, como el de Hawaii son prueba de ello. La variada composición de la lava de estos puntos calientes pueden derivarse de estos diferentes depósitos del manto. Tales componentes incrustados son llevados a la superficie por las plumas del manto, pero no está claro cómo estas plumas individuales podrían muestrear sucesivamente cada uno de estos depósitos.

Acompañado por su asesor Allen McNamara, geodinámico y profesor asociado de Arizona State University’s School of Earth and Space Exploration, además de sismólogo y profesor de SESE Ed Garnero, Li y los experimentos de cálculo de sus colaboradores muestran que, las plumas pueden, de hecho, llevar una combinación de distintos materiales de varios depósitos.

De acuerdo con las simulaciones, la corteza subducida oceánica es arrastrada directamente en las plumas del manto, pero una significativa fracción de la corteza (hasta 10%) entra en los depósitos más primitivos. Como resultado, las plumas del manto arrastran una combinación variable de la corteza oceánica, relativamente joven, directamente de la losa de subducción, la antigua corteza oceánica que se ha mezclado con material más primitivo y del  empobrecido fondo del manto. El ciclo de la corteza oceánica transcurre a través de los depósitos del manto, por tanto, es posible explicar las observaciones de diferentes edades de la corteza reciclada oceánica y también la complejidad química de las lavas de los puntos calientes.

“Nuestros cálculos van a tardar bastante tiempo, más de un mes, pero los resultados valdrán la pena”, dice Li.

– Vídeo de simulación de la tierra profunda.
– Fuente: Arizona State University .
– Imagen: El estudiante graduado, Mingming Li, en colaboración con profesores de ASU Allen McNamara y Ed Garnero, han desarrollado nuevas simulaciones que describen la dinámica de la Tierra profunda. Crédito: Allen McNamara.
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