Soprendentemente fríos 'puntos calientes' bajo la corteza terrestre
Los puntos calientes que crearon islas volcánicas como las de Hawai, Islandia y las Islas Galápagos a menudo pueden resultar sorprendentemente fríos, encuentra un nuevo estudio.
Estos hallazgos, presentados en Science, sugieren que tales puntos calientes no siempre se originan a partir de columnas gigantes de roca caliente abrasadora que brotan de cerca del núcleo de la Tierra, como se pensaba anteriormente.
Los volcanes se encuentran típicamente cerca de los bordes de las placas tectónicas, nacidos de los enfrentamientos entre esas losas gigantes de roca que flotan sobre la capa del manto entre el núcleo y la corteza de la Tierra. Ejemplos clásicos de tales volcanes son los que forman el llamado Anillo de Fuego en la Cuenca del Pacífico.
Sin embargo, los volcanes a veces entran en erupción en medio de placas tectónicas. Las fuentes de estos puntos calientes podrían ser plumas del manto, pilares de roca caliente en forma de hongo que ascienden desde el manto profundo para quemar el material suprayacente como un soplete. A medida que las placas tectónicas deambulan por tales columnas, los geólogos creen que pueden surgir cadenas de islas volcánicas.
Investigaciones anteriores sugirieron que los puntos calientes volcánicos son aproximadamente de 100 a 300 grados Celsius (180-540 F) más calientes que las dorsales oceánicas, donde el magma se eleva a medida que las placas tectónicas se separan bajo el agua. Esto apoyó la opinión de que los puntos calientes fueron calentados por la materia cercana al núcleo caliente de la Tierra y las dorsales oceánicas por la roca más fría del manto.
Ahora los científicos descubren que muchos puntos calientes son dramáticamente más fríos de lo que se pensaba, lo que genera dudas sobre sus orígenes. "Una fracción sustancial de los puntos calientes no se ajusta al modelo clásico de la pluma", dijo Vedran Lekic, sismólogo de la Universidad de Maryland, College Park, que no participó en este estudio.
En el nuevo estudio, los investigadores analizaron la velocidad de las ondas sísmicas que ondulan a través del manto debajo de los puntos calientes y las crestas oceánicas para estimar las temperaturas en esos sitios. (Las ondas sísmicas viajan más rápido a través de la roca fría).
Aproximadamente el 45% de los puntos calientes son más de 155 grados C más calientes que las dorsales oceánicas. Sin embargo, alrededor del 40% son solo 50 a 136 grados C más calientes que las dorsales oceánicas, no particularmente calientes y por lo tanto no lo suficientemente flotantes para soportar el afloramiento activo de rocas del manto profundo. Además, aproximadamente el 15% de los puntos calientes son especialmente fríos, solo 36 grados C más calientes o menos que las dorsales oceánicas.
Para arrojar luz sobre los orígenes de estas diferentes variedades de puntos calientes, los científicos también examinaron la proporción de helio-3 más raro y helio-4 más común en su roca. (Los núcleos atómicos de helio-3 poseen cada uno solo un neutrón, mientras que los núcleos de helio-4 tienen cada uno dos).
El helio que se encuentra en la corteza terrestre es principalmente helio-4 que surge de la descomposición del uranio y otros isótopos radiactivos a lo largo del tiempo, mientras que el helio de las profundidades de la Tierra es más rico en helio-3, probablemente de depósitos de material antiguo que conserva la proporción original encontrada entre estos isótopos. durante los primeros días de la Tierra. Los investigadores descubrieron que los puntos calientes poseían una proporción mucho mayor de helio-3 a helio-4 que los puntos calientes fríos.
Aunque el modelo clásico de puntos calientes que se originan a partir de columnas que brotan del manto profundo puede explicar los puntos calientes, incluidos la mayoría de los famosos, como los que se encuentran debajo de Hawái, Islandia, Galápagos, Samoa e Isla de Pascua, "quizás la verdad es que solo algunos puntos calientes realmente se comportan como nuestro modelo clásico de plumas del manto y puntos calientes ", dijo la coautora del estudio Carolina Lithgow-Bertelloni, especialista en geodinámica de la Universidad de California en Los Ángeles.
"Esto refuerza lo que algunos investigadores han argumentado anteriormente, que es que el término 'punto caliente' es engañoso y que los volcanes que no se ajustan al paradigma de la tectónica de placas deberían ser referidos como 'anomalías de fusión'", dijo el sismólogo Ross Maguire de la Universidad de Nuevo Mexico, que no participó en esta investigación.
En cambio, los puntos calientes más fríos pueden originarse en el manto superior, o de columnas profundas de movimiento lento que tienen más tiempo para enfriarse, o de columnas profundas que interactúan y se enfrían por las rocas del manto en remolino. "Si esto es real, será un desafío para los geodinámicos explicar tal hallazgo", dijo Bernhard Steinberger, geodinámico del Centro Alemán de Investigación de Geociencias en Potsdam, que no formó parte de este trabajo. "Estos resultados indudablemente desencadenarán nuevas investigaciones".
Con todo, "la visión clásica de las plumas no es tanto defectuosa como más compleja que la presentada hace 30 o 50 años", dijo Lithgow-Bertelloni.
En cambio, este trabajo "apunta a una variedad mucho mayor entre las plumas", dijo Steinberger. "Es como cada vez que obtienes una nueva vista de cerca de un planeta o luna. Tiene algunas características totalmente inesperadas. Pero sigue siendo redonda".
En el futuro, a los científicos les gustaría analizar cada punto de acceso con más detalle para tener una idea aún mejor de sus temperaturas, dijo Lithgow-Bertelloni. También tienen como objetivo realizar más simulaciones por computadora que prueben varios escenarios interesantes de puntos de acceso, agregó.
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