Los geólogos del Departamento de Ciencias Terrestres, Oceánicas y Atmosféricas de la Universidad Estatal de Florida han descubierto cómo la roca fundida rica en carbono en el 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 resultados del estudio se publicaron en la revista Actas 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 jugado un papel en el almacenamiento e influencia de la disponibilidad de carbono en la superficie de la Tierra".Mookherjee dijo: "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".
El carbono, uno de los componentes básicos de la vida, está ampliamente distribuido por todo el manto superior de la Tierra y se almacena principalmente en formas de minerales de carbonato como minerales accesorios en las rocas del manto. Cuando el magma rico en carbonato erupciona en la superficie, es notablepor su apariencia única, similar al barro. Este tipo 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. Los carbonatos que se hunden en el interior de la Tierra, a través de un proceso conocido como subducción, probablemente causan este derretimiento de bajo grado de las rocas del manto superior de la Tierra, quejuega 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 asciende a través de un proceso de convección del manto, las rocas que se mueven lentamente que se redujeron, o tenían menos oxígeno, a una mayor profundidad se vuelven progresivamente másse oxida 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 derretimiento redox, que podría producir roca fundida rica en carbono, también conocida como derretimientos. Es probable que estos derretimientos afecten las propiedades físicas de unroca, que se puede detectar utilizando sondas geofísicas como ondas sísmicas, dijo.
Antes de este estudio, los geólogos tenían poco conocimiento de las propiedades elásticas de estos derretimientos parciales inducidos por carbonatos, lo que dificultaba su detección directa.
Un conjunto de pistas que los geólogos utilizan 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 compresiva 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 normal.
"Esta relación elevada de ondas compresionales a ondas de corte ha sido un enigma, y utilizando los hallazgos de nuestro estudio, podemos explicar esta asombrosa observación", dijo Mookherjee.
Cantidades menores de derretimiento rico en carbono, aproximadamente 0.05 por ciento, podrían dispersarse de manera generalizada a través del manto superior profundo de la Tierra, y eso puede conducir a una relación elevada entre la velocidad del sonido de compresión y de corte, explicaron los investigadores.
Para realizar el estudio, los investigadores tomaron mediciones ultrasónicas de alta presión y mediciones de densidad en los núcleos del mineral de carbonato dolomita. Estos experimentos se complementaron con simulaciones teóricas para proporcionar una nueva comprensión de las propiedades físicas fundamentales de las fundiciones de carbonato.
"Hemos estado tratando de comprender las propiedades elásticas y de transporte de los fluidos acuosos, el silicato fundido y las propiedades del fundido metálico, para conocer mejor 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, lo que sería de 20 a 36 millones de gigatoneladas de carbono en la región profunda del manto superior, lo que la convierte 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.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Florida . Original escrito por Amy Robinson. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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