El manto inferior de la Tierra está más seco de lo que se pensaba

Uno de los misterios de las geociencias se esconde en el manto terrestre, que tiene unos 3.000 kilómetros de espesor. El magma que emana del manto inferior tiene una composición química diferente a la del magma del manto superior, lo que indica que existe una separación entre los dos. ¿Qué separa estas dos capas? Esta pregunta ha intrigado a los expertos porque los modelos geofísicos predicen que, en escalas de tiempo muy largas, el manto debería ser un fluido burbujeante, con todas las partes mezclándose.

A publicación reciente por geoquímico Rita Parai de la Universidad de Washington en St. Louis tiene una posible respuesta: el manto inferior de la Tierra contiene una menor concentración de compuestos volátiles, como el xenón y el agua, que el manto superior. Con menos agua, el manto inferior es más pegajoso y más difícil de remover. “Así es como puedes evitar que estos dos depósitos se mezclen a lo largo de la historia de la Tierra”, dijo Parai.

La geoquímica y la geofísica cuentan historias diferentes

Parai se encontró por primera vez con la pregunta de por qué las capas del manto se separan hace unos 15 años, cuando era estudiante de pregrado en la Universidad de Harvard, pero no fue hasta la universidad que su propia investigación abordó el problema. Parai estaba analizando la firma isotópica del manto superior utilizando muestras de magma que había burbujeado en el fondo del océano en lugares donde las placas tectónicas se habían separado. Algunos isótopos estaban presentes en concentraciones muy diferentes en las muestras del manto superior que en las muestras del manto inferior recolectadas después de las erupciones volcánicas. Cuando Parai observó la proporción de isótopos producidos en la Tierra hoy en día en comparación con los producidos hace unos 4 mil millones de años, vio una patrón Se ha convertido familiar a geoquimicos: El manto inferior parece haber perdido menos gas original con el tiempo que el manto superior.

Inicialmente, esto parece razonable: el manto profundo está más lejos de la superficie de la Tierra, por lo que tiene sentido que esté más protegido. Si no hubiera sido por los terremotos, los científicos nunca habrían sospechado que esta no era toda la historia. A medida que se mueve la capa más externa de la Tierra, las ondas de energía se propagan a través del manto y luego rebotan hacia la superficie, donde los científicos pueden medirlas. Su reverberación brinda a los científicos información sobre la composición del interior de la Tierra. Con este método, los científicos han descubierto que las placas tectónicas pueden empujarse desde la superficie de la Tierra hacia el manto inferior, lo que demuestra que es posible la mezcla entre capas. Entonces, ¿por qué las composiciones isotópicas de las dos capas del manto siguen siendo tan diferentes?

Para resolver el enigma, Parai primero cuestionó la hipótesis de que el manto inferior se formó con una composición química similar a la del manto superior. En lugar de perder una gran proporción de su gas original con el tiempo, el manto inferior pudo haber tenido una cantidad menor al principio. “Estábamos mezclando la interpretación”, dijo Parai.

Según Parai, puede haber faltado agua durante la formación del manto inferior y podría explicar por qué las dos capas permanecen relativamente separadas.

No todos los meteoritos son creados iguales

La conclusión de que el manto inferior de la Tierra está seco está bien respaldada y es consistente con otras investigaciones recientes, dijo el geoquímico. Michael Broadley de la Universidad de Lorraine en Nancy, Francia, que no participó en la nueva investigación. Pero “tienes que encontrar una razón por la que podría ser”.

Parai planteó la hipótesis de que, cuando se formó la Tierra, el bombardeo de meteoritos que compuso gran parte de la masa del planeta podría haber pasado de meteoritos pobres en hielo cerca del Sol a meteoritos ricos en hielo de los confines fríos del sistema solar. Esta idea podría explicar por qué el manto inferior y el superior desarrollaron diferentes concentraciones de agua. La investigación futura podría analizar los meteoritos más secos que caen a la Tierra hoy para determinar si tienen composiciones isotópicas similares a las del manto inferior de la Tierra y, por el contrario, si los meteoritos más húmedos se parecen más al manto superior.

Aunque Parai espera que tales análisis se lleven a cabo en el futuro, analizar más muestras para hacer que su modelo sea más sólido podría ser el próximo paso, dijo Broadley. Encontrar muestras adicionales del manto inferior podría fortalecer sus conclusiones o tal vez revelar aún más complejidades en la composición del manto. “Queda mucho por hacer para comprender lo que esto significa, fundamentalmente, para los patrones globales del pelaje”, dijo Broadley.

—Saima May Sidik (@saimamaysidik), escritor científico

Cotizar: Sidik, SM (2022), El manto inferior de la Tierra está más seco de lo que se pensaba, eos, 103, https://doi.org/10.1029/2022EO220387. Publicado el 11 de agosto de 2022.

Texto © 2022. Los autores. CC BY-NC-ND 3.0
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