Misteriosas señales sísmicas descodificadas
Geofísicos de la Universidad de Utah han encontrado un vínculo entre ondas sísmicas llamadas precursoras PKP y anomalías extrañas en el manto de la Tierra.
Durante las décadas transcurridas desde su descubrimiento, las señales sísmicas conocidas como precursores de PKP han desafiado a los científicos. Las regiones del manto inferior de la Tierra dispersan las ondas sísmicas entrantes, que regresan a la superficie como ondas PKP a diferentes velocidades.
El origen de las señales precursoras, que llegan antes que las ondas sísmicas principales que viajan a través del núcleo de la Tierra, sigue sin estar claro, pero la investigación dirigida por geofísicos de la Universidad de Utah arroja nueva luz sobre esta misteriosa energía sísmica.
Los precursores de PKP parecen propagarse desde lugares muy por debajo de América del Norte y el Pacífico occidental y posiblemente tengan una asociación con "zonas de velocidad ultrabaja", capas delgadas en el manto donde las ondas sísmicas se desaceleran significativamente, según la investigación publicada en AGU Advances.
"Estas son algunas de las características más extremas descubiertas en el planeta. Legítimamente no sabemos qué son", dijo en un comunicado el autor principal Michael Thorne, profesor asociado de geología y geofísica. "Pero una cosa que sabemos es que parecen terminar acumulándose debajo de volcanes calientes. Parece que pueden ser la raíz de columnas de todo el manto que dan lugar a volcanes calientes".
Estas columnas son responsables del vulcanismo observado en Yellowstone, las islas hawaianas, Samoa, Islandia y las islas Galápagos.
"Estos volcanes realmente grandes parecen persistir durante cientos de millones de años aproximadamente en el mismo lugar", dijo Thorne. En un trabajo anterior, también encontró una de las zonas de velocidad ultrabaja más grandes conocidas del mundo.
"Se encuentra justo debajo de Samoa, y Samoa es uno de los volcanes calientes más grandes", señaló Thorne.
Durante casi un siglo, los geocientíficos han utilizado ondas sísmicas para sondear el interior de la Tierra, lo que ha llevado a numerosos descubrimientos que de otra manera no serían posibles. Otros investigadores de la Universidad de Utah, por ejemplo, han caracterizado la estructura del núcleo interno sólido de la Tierra y han rastreado su movimiento mediante el análisis de ondas sísmicas.
Cuando un terremoto sacude la superficie de la Tierra, las ondas sísmicas atraviesan el manto, la capa dinámica de roca caliente de 2.900 kilómetros de espesor que se encuentra entre la corteza terrestre y el núcleo metálico. El equipo de Thorne está interesado en las ondas que se "dispersan" cuando pasan por características irregulares que plantean cambios en la composición material del manto. Algunas de esas ondas dispersas se convierten en precursoras de PKP.
Thorne trató de determinar exactamente dónde se produce esta dispersión, especialmente porque las ondas viajan a través del manto de la Tierra dos veces, es decir, antes y después de pasar por el núcleo externo líquido de la Tierra. Debido a ese doble viaje a través del manto, ha sido casi imposible distinguir si los precursores se originaron en el lado de la fuente o en el lado del receptor de la trayectoria de los rayos.
El equipo de Thorne ideó una forma de modelar las formas de onda para detectar efectos cruciales que anteriormente pasaban desapercibidos.
Utilizando un método de matriz sísmica de vanguardia y nuevas observaciones teóricas de simulaciones de terremotos, los investigadores desarrollaron y analizaron datos de 58 terremotos que ocurrieron alrededor de Nueva Guinea y que se registraron en América del Norte después de pasar por el planeta.
"Puedo colocar receptores virtuales en cualquier lugar de la superficie de la Tierra, y esto me dice cómo debería verse el sismograma de un terremoto en ese lugar. Y podemos compararlo con las grabaciones reales que tenemos", dijo Thorne. "Ahora podemos hacer una proyección retrospectiva de dónde proviene esta energía".
Su nuevo método les permitió señalar dónde se produjo la dispersión a lo largo del límite entre el núcleo externo de metal líquido y el manto, conocido como el límite núcleo-manto, ubicado a 2.900 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra.
Sus hallazgos indican que los precursores de PKP probablemente provienen de regiones que albergan zonas de velocidad ultrabaja. Thorne sospecha que estas capas, que tienen sólo entre 20 y 40 kilómetros de espesor, se forman donde las placas tectónicas subducidas chocan contra el límite núcleo-manto en la corteza oceánica.
"Lo que hemos descubierto ahora es que estas zonas de velocidad ultrabaja (ULVZ) no sólo existen debajo de los puntos calientes. Están repartidas por todo el límite núcleo-manto debajo de América del Norte", dijo Thorne. "Realmente parece que estas ULVZ se están generando activamente. No sabemos cómo. Pero como las estamos viendo cerca de la subducción, creemos que los basaltos de las dorsales oceánicas se están derritiendo, y así es como se están generando. Y luego la dinámica está empujando estas cosas por toda la Tierra, y en última instancia se van a acumular debajo de los puntos calientes".
La dinámica está empujando estas cosas por toda la Tierra, y en última instancia, se van a acumular contra los límites de las Grandes Provincias de Baja Velocidad, que son características a escala continental compositivamente distintas debajo del Pacífico y África, según Thorne.
"También es posible que se acumulen debajo de los puntos calientes, pero no está claro si estas ULVZ se generan mediante el mismo proceso", dijo. Para determinar las consecuencias de un proceso de este tipo habrá que esperar a futuras investigaciones.
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