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MADRID, 4 Abr. (EUROPA PRESS) -
Científicos han demostrado que las diferencias de temperatura en la profundidad dentro del manto terrestre controlan la elevación y la actividad volcánica a lo largo de las dorsales oceánicas, las enormes elevaciones que recubren el fondo del océano. Los resultados, publicados este viernes en 'Science', arrojan nueva luz sobre cómo la temperatura en las profundidades del manto influyen en los contornos de la corteza de la Tierra.
Las dorsales oceánicas se forman en los límites entre las placas tectónicas y, a medida que las placas se separan, el magma de las profundidades de la Tierra se eleva para llenar el vacío, creando corteza nueva que se va enfriando. La corteza formada en estas costuras es más gruesa en algunos lugares que en otros, lo que resulta en crestas con muy diferentes elevaciones, con algunos picos sumergiéndose a lo largo de kilómetros por debajo de la superficie del océano y en otros sitios, por ejemplo, Islandia, con cimas montañosas expuestas sobre la superficie del agua.
"Estas variaciones en la profundidad de las crestas requieren una explicación. Algo los mantiene bien altos o bajos", afirma la doctora Colleen Dalton, profesora asistente de Ciencias Geológicas en la Universidad de Brown, en Providence, Rhode Island, Estados Unidos, y autora principal del nuevo estudio. Según los resultados de su investigación, se trata de la temperatura de la rocas profundas por debajo de la superficie de la Tierra.
Mediante el análisis de las velocidades de las ondas sísmicas generadas por los terremotos, los investigadores mostraron que la temperatura del manto a lo largo de las cordilleras, a profundidades que se extienden por debajo de 400 kilómetros, varía hasta en un 250 ºC. Los puntos altos en las crestas tienden a estar asociados con temperaturas del manto más altas, mientras que los puntos bajos están vinculados con un manto más fresco.
El estudio también detectó que las manchas volcánicas calientes a lo largo de la cresta, como los volcanes cerca de Islandia y las islas de Ascensión, en el océano Atlántico entre América y África, y Tristán de Acuña, en el Atlántico sur, y en otros lugares, se sientan encima de puntos calientes en el manto de la Tierra. "Está claro que lo que está entrado en erupción en las cordilleras es controlado por la temperatura profunda del manto. Se resuelve así una controversia de hace tiempo", subraya Dalton.
Las dorsales oceánicas proporcionan a los geólogos una ventana al interior de la Tierra. Las crestas se forman cuando el material del manto se funde, se eleva por las grietas entre las placas tectónicas y se solidifica de nuevo, de forma que sus características proporcionan pistas sobre las propiedades de la capa de abajo.
Por ejemplo, una alta elevación de cresta sugiere una corteza más gruesa, que a su vez señala que un mayor volumen de magma entró en erupción en la superficie. Este exceso de roca fundida puede ser causado por temperaturas muy altas en el manto pero el problema es que el manto caliente no es la única manera de producir el exceso de magma, sino que la composición química de las rocas en el manto de la Tierra también controla la cantidad de masa fundida producida.
Para ciertas composiciones de roca, es posible generar grandes volúmenes de roca fundida bajo condiciones más frescas. Durante muchas décadas, no ha estado claro si las elevaciones de las dorsales oceánicas son causadas por variaciones en la temperatura de la capa o variaciones en la composición de las rocas del manto.
Para distinguir entre estas dos posibilidades, Dalton y sus colegas introdujeron dos conjuntos de datos adicionales. El primero fue la química de los basaltos, la roca que se forma a partir de la solidificación del magma en la cordillera en medio del océano y que difiere dependiendo de la temperatura y la composición del material del manto de la cual derivan. Los autores analizaron la composición química de cerca de 17.000 basaltos formados a lo largo de las dorsales oceánicas de todo el mundo.
El otro conjunto de datos fue la tomografía de ondas sísmicas. Durante los terremotos, se envían ondas sísmicas a través de las rocas de la corteza y el manto, por lo que al medir la velocidad de esas olas, los científicos pueden obtener datos sobre las características de las rocas por las cuales han viajado. "Es como la realización de una tomografía axial computarizada del interior de la Tierra", pone como ejemplo Dalton.
Las velocidades de las ondas sísmicas son especialmente sensibles a la temperatura de las rocas, de forma que, en general, las ondas se propagan con mayor rapidez en las rocas más frías y más lentamente en las calientes. Dalton y sus colegas combinaron los datos sísmicos de cientos de terremotos con datos sobre la elevación y la química de rocas de las crestas.
UN AMPLIO RANGO DE TEMPERATURAS
Las correlaciones entre los tres conjuntos de datos revelaron que la temperatura profunda del manto varía entre alrededor de 1.300 y 1.550 ºC por debajo de alrededor de 61.000 kilómetros de terreno de cresta. "Resultó --dice Dalton-- que la tomografía sísmica fue el arma del delito. La única explicación plausible para las velocidades de las ondas sísmicas es un muy amplio rango de temperaturas".
El estudio detectó que a medida que la elevación cresta es menor, también cae la temperatura del manto. El punto más frío por debajo de las crestas se encontró cerca del punto de elevación más bajo, un área de lecho marino profundo y resistente conocida como la discordancia australiana-antártica en el Océano Índico y el punto más caliente estaba cerca de Islandia, donde también está la elevación más alta de las crestas.
Islandia es, además, el lugar donde los científicos han debatido durante mucho tiempo si una pluma del manto, una columna vertical de material caliente originario de las profundidades de la Tierra, cruza la cordillera en medio del océano. Este estudio proporciona un fuerte apoyo a la existencia de una pluma del manto debajo de Islandia y, de hecho, mostró que todas las regiones con temperatura por encima de la media se encuentran cerca de puntos calientes volcánicos, lo que apunta a las plumas de manto como culpables por el exceso de volumen de magma en estas áreas.
A pesar de estar hecho de roca sólida, el manto de la Tierra no se queda quieto, sino que se somete a la convección, una agitación lenta de material de las profundidades de la Tierra hacia la superficie y viceversa. "La convección es por lo que existe la tectónica de placas y los terremotos --argumenta Dalton--. También es responsable de casi todo el vulcanismo en la superficie. Así entender la convección del manto es crucial para comprender muchas cuestiones fundamentales sobre la Tierra".
Dos factores influyen en el funcionamiento de la convección: las variaciones en la composición de la capa y las variaciones en su temperatura. Este trabajo, según Dalton, apunta a la temperatura como un factor primordial en cómo se expresa la convección en la superficie: "Las mediciones de temperatura del manto fueron consistentes y coherentes en tres conjuntos de datos independientes, que sugieren que lo que vemos en la superficie es debido a la temperatura y que la composición es sólo un factor secundario. Lo que es sorprendente es que las variaciones de temperatura existen no sólo cerca de la superficie sino también a muchos cientos de kilómetros en el interior de la Tierra".
