Geólogos del MIT han utilizado material expulsado por las dorsales oceánicas para estimar la temperatura del interior de la Tierra.
Se espera que ayude a los científicos a comprender mejor los procesos que podrían impulsar el ritmo de la tectónica de placas a lo largo del tiempo.
Si los océanos de la Tierra se drenaran por completo, revelarían una enorme cadena de volcanes submarinos que serpentea alrededor del planeta. Este extenso sistema de dorsales oceánicas es el resultado de la transformación de material en el interior de la Tierra, donde temperaturas de ebullición pueden fundir y elevar rocas a través de la corteza, fracturando el fondo marino y remodelando la superficie del planeta a lo largo de cientos de millones de años.
Ahora, geólogos del MIT han analizado miles de muestras de material expulsado a lo largo de las dorsales oceánicas y han rastreado su historia química para estimar la temperatura del interior de la Tierra.
Su análisis muestra que la temperatura de las dorsales oceánicas subyacentes de la Tierra es relativamente constante, de alrededor de 1.350 grados Celsius, es decir, aproximadamente tan caliente como la llama azul de una cocina de gas. Sin embargo, existen «puntos calientes» a lo largo de la dorsal que pueden alcanzar los 1.600 grados Celsius, comparable a la lava más caliente.
Los resultados del equipo, publicados en la Journal of Geophysical Research: Solid Earth, ofrecen un mapa de temperaturas del interior de la Tierra alrededor de las dorsales oceánicas. Con este mapa, los científicos pueden comprender mejor los procesos de fusión que dan lugar a los volcanes submarinos y cómo estos procesos podrían impulsar el ritmo de la tectónica de placas a lo largo del tiempo.
«La convección y la tectónica de placas han sido procesos importantes en la configuración de la historia de la Tierra», afirma la autora principal, Stephanie Brown Krein, posdoctoranda en el Departamento de Ciencias de la Tierra, la Atmósfera y los Planetas del MIT (EAPS). «Conocer la temperatura a lo largo de toda esta cadena es fundamental para comprender el planeta como un motor térmico y cómo la Tierra podría diferenciarse de otros planetas y ser capaz de sostener la vida».
Los coautores de Krein incluyen a Zachary Molitor, estudiante de posgrado de EAPS, y a Timothy Grove, catedrático R.R. Schrock de Geología del MIT.
Una historia química
La temperatura del interior de la Tierra ha desempeñado un papel fundamental en la configuración de la superficie del planeta a lo largo de cientos de millones de años. Pero no ha existido forma alguna de leer directamente esta temperatura a decenas o cientos de kilómetros por debajo de la superficie. Los científicos han aplicado medios indirectos para inferir la temperatura del manto superior, la capa de la Tierra situada justo debajo de la corteza. Sin embargo, las estimaciones obtenidas hasta ahora no son concluyentes, y los científicos discrepan sobre la amplitud con la que varían las temperaturas bajo la superficie.
Para su nuevo estudio, Krein y sus colegas desarrollaron un nuevo algoritmo, denominado ReversePetrogen, diseñado para rastrear la historia química de una roca hacia atrás en el tiempo, con el fin de identificar su composición original de elementos y determinar la temperatura a la que la roca se fundió inicialmente bajo la superficie.
El algoritmo se basa en años de experimentos realizados en el laboratorio de Grove para reproducir y caracterizar los procesos de fusión del interior de la Tierra. Los investigadores del laboratorio han calentado rocas de diversas composiciones, alcanzando distintas temperaturas y presiones, para observar su evolución química. A partir de estos experimentos, el equipo ha podido derivar ecuaciones y, en última instancia, el nuevo algoritmo, para predecir las relaciones entre la temperatura, la presión y la composición química de una roca.
Krein y sus colegas aplicaron su nuevo algoritmo a rocas recogidas a lo largo de las dorsales oceánicas de la Tierra, un sistema de volcanes submarinos que se extiende a lo largo de más de 70.000 kilómetros. Las dorsales oceánicas son regiones donde las placas tectónicas se separan debido a la erupción de material procedente del manto terrestre, un proceso impulsado por las temperaturas subyacentes.
«Básicamente, se podría crear un modelo de la temperatura de todo el interior de la Tierra, basado en parte en la temperatura de estas dorsales», afirma Krein. «La cuestión es qué nos dicen realmente los datos sobre la variación de temperatura en el manto a lo largo de toda la cadena».
Mapa del manto
Los datos analizados por el equipo incluyen más de 13.500 muestras recogidas a lo largo de todo el sistema de dorsales oceánicas durante varias décadas, en múltiples campañas de investigación. Cada muestra del conjunto de datos corresponde a un vidrio marino erupcionado: lava que brotó en el océano y que el agua circundante enfrió de forma instantánea, formando una estructura prístina y conservada.
Los científicos ya habían identificado previamente la composición química de cada vidrio del conjunto de datos. Krein y sus colegas introdujeron la composición química de cada muestra en su algoritmo para determinar la temperatura a la que cada vidrio se fundió originalmente en el manto.
De este modo, el equipo logró generar un mapa de las temperaturas del manto a lo largo de toda la extensión del sistema de dorsales oceánicas. A partir de este mapa, observaron que gran parte del manto es relativamente homogéneo, con una temperatura media de alrededor de 1.350 grados Celsius. Sin embargo, existen «puntos calientes», o regiones a lo largo de la dorsal, donde las temperaturas del manto parecen ser significativamente más altas, de alrededor de 1.600 grados Celsius.
«La gente considera los puntos calientes como regiones del manto donde hace más calor y donde el material puede estar fundiéndose en mayor medida y, potencialmente, ascendiendo más rápido, y no sabemos exactamente por qué, ni cuánto más calientes son, ni cuál es el papel de la composición en los puntos calientes», afirma Krein. «Algunos de estos puntos calientes se encuentran en la dorsal, y ahora podemos hacernos una idea de cuál es la variación de los puntos calientes a escala global utilizando esta nueva técnica. Eso nos dice algo fundamental sobre la temperatura actual de la Tierra, y ahora podemos pensar en cómo ha cambiado a lo largo del tiempo».
Krein añade: «Comprender estas dinámicas nos ayudará a determinar mejor cómo crecieron y evolucionaron los continentes en la Tierra, y cuándo comenzaron la subducción y la tectónica de placas, que son fundamentales para la vida compleja».
Esta investigación contó, en parte, con el apoyo de la National Science Foundation.
