La temperatura del interior de la Tierra afecta todo, desde el movimiento de las placas tectónicas hasta la formación del planeta.
Un nuevo estudio dirigido por la Institución Oceanográfica Woods Hole WHOI sugiere que el manto, la parte rocosa en su mayoría sólida del interior de la Tierra que se encuentra entre su núcleo sobrecalentado y su capa cortical externa, puede estar más caliente de lo que se creía anteriormente.El nuevo hallazgo, publicado el 3 de marzo en la revista ciencia , podría cambiar la forma en que los científicos piensan sobre muchos temas de la ciencia de la Tierra, incluida la forma en que se forman las cuencas oceánicas.
"En las crestas del océano medio, las placas tectónicas que forman el fondo marino se separaron gradualmente", dijo la autora principal del estudio Emily Sarafian, una estudiante graduada en el Programa Conjunto MIT-WHOI. "La roca del manto superior se eleva lentamente para llenarseel vacío entre las placas, que se derrite a medida que disminuye la presión, luego se enfría y se solidifica nuevamente para formar una nueva corteza a lo largo del fondo del océano. Queríamos poder modelar este proceso, por lo que necesitábamos saber la temperatura a la que comienza el aumento de la roca del mantopara fundir."
Pero determinar esa temperatura no es fácil. Dado que no es posible medir la temperatura del manto directamente, los geólogos tienen que estimarla a través de experimentos de laboratorio que simulan las altas presiones y temperaturas dentro de la Tierra.
El agua es un componente crítico de la ecuación: cuanto más agua o hidrógeno hay en la roca, menor es la temperatura a la que se derretirá. Se sabe que la roca peridotítica que forma el manto superior contiene una pequeña cantidad de agua."Pero no sabemos específicamente cómo la adición de agua cambia este punto de fusión", dijo el asesor de Sarafian, geoquímico de la OMSI Glenn Gaetani. "Así que todavía hay mucha incertidumbre".
Para determinar cómo el contenido de agua de la roca del manto afecta su punto de fusión, Sarafian realizó una serie de experimentos de laboratorio utilizando un aparato de pistón y cilindro, una máquina que usa corriente eléctrica, placas de metal pesado y pilas de pistones para aumentarfuerza para recrear las altas temperaturas y presiones que se encuentran en las profundidades de la Tierra. Siguiendo la metodología experimental estándar, Sarafian creó una muestra sintética de manto. Usó una composición mineral estandarizada conocida y la secó en un horno para eliminar la mayor cantidad de agua posible.
Hasta ahora, en experimentos como estos, los científicos que estudian la composición de las rocas han tenido que asumir que su material de partida estaba completamente seco, porque los granos minerales con los que están trabajando son demasiado pequeños para analizarlos en busca de agua. Después de realizar sus experimentos,corrija su punto de fusión determinado experimentalmente para tener en cuenta la cantidad de agua que se sabe que está en la roca del manto.
"El problema es que los materiales de partida son polvos y adsorben el agua atmosférica", dijo Sarafian. "Entonces, ya sea que hayas agregado agua o no, hay agua en tu experimento".
Sarafian adoptó un enfoque diferente. Modificó su muestra inicial agregando esferas de un mineral llamado olivina, que ocurre naturalmente en el manto. Las esferas aún eran pequeñas, de unos 300 micrómetros de diámetro, o del tamaño de granos de arena fina.- pero eran lo suficientemente grandes como para que Sarafian analizara su contenido de agua usando espectrometría de masas de iones secundarios SIMS. Desde allí, pudo calcular el contenido de agua de toda su muestra inicial. Para su sorpresa, descubrió que contenía aproximadamente el mismocantidad de agua que se sabe que está en el manto.
Con base en sus resultados, Sarafian concluyó que la fusión del manto tenía que comenzar a una profundidad menos profunda debajo del fondo marino de lo que se esperaba anteriormente.
Para verificar sus resultados, Sarafian recurrió a la magnetotelurgia, una técnica que analiza la conductividad eléctrica de la corteza y el manto debajo del fondo marino. La roca fundida conduce la electricidad mucho más que la roca sólida, y utilizando datos magnetotelúricos, los geofísicos pueden producir una imagen que muestre dóndese está derritiendo en el manto.
Pero un análisis magnetotelúrico publicado en Naturaleza en 2013 por investigadores de la Scripps Institution of Oceanography en San Diego mostraron que la roca del manto se estaba derritiendo a una profundidad más profunda bajo el fondo del mar de lo que sugerían los datos experimentales de Sarafian.
Al principio, los resultados experimentales de Sarafian y las observaciones magnetotelúricas parecían entrar en conflicto, pero sabía que ambos tenían que ser correctos. Conciliar las temperaturas y presiones que Sarafian midió en sus experimentos con la profundidad de fusión del estudio de Scripps la llevó a una conclusión sorprendente:El manto superior oceánico debe estar a 60 ° C ~ 110 ° F más caliente que las estimaciones actuales ", dijo Sarafian.
Un aumento de 60 grados puede no parecer mucho en comparación con una temperatura del manto fundido de más de 1,400 ° C. Pero Sarafian y Gaetani dicen que el resultado es significativo. Por ejemplo, un manto más caliente sería más fluido, lo que ayuda a explicarEl movimiento de placas tectónicas rígidas.
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Materiales proporcionado por Institución Oceanográfica Woods Hole . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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