Lo aprendemos en la escuela: la Tierra está dividida en tres capas, que son la corteza, el manto y el núcleo, que a su vez se divide en núcleo interno y externo. Un esquema básico y acertado, pero que sin embargo deja fuera otras capas más sutiles que los científicos están empezando ahora a identificar en el interior profundo de nuestro planeta.
Un buen ejemplo es el estudio publicado esta misma semana en Science, en el que los geofísicos Jessica Irving y Wenbo Wu, de la Universidad de Princeton, en colaboración con Sidao Ni, del Instituto de Geodesia y Geofísica de China, lograron utilizar las ondas sísmicas de un gran terremoto en Bolivia para localizar, a 660 kilómetros de profundidad, una nueva «capa» que les ha dejado boquiabiertos: una cadena montañosa, muy similar a las que hay en la superficie. La nueva «capa» se encuentra, además, justo en el límite que separa el manto superior del inferior. Hasta ahora, y a falta de un nombre mejor, los científicos simplemente lo han llamado «el límite de 660 kilómetros».
Para poder observar lo que sucede a tanta profundidad, los investigadores utilizaron las ondas más potentes que existen en nuestro planeta, las ondas sísmicas que generan los terremotos masivos. En palabras de Jessica Irving, «si quieres sacudir todo el planeta, necesitas un terremoto grande y profundo».
La energía generada por un terremoto aumenta 30 veces por cada escalón que subimos en la escala de Richter. Y los terremotos más profundos, continúa Irving, «en lugar de desperdiciar toda esa energía en la corteza, pueden hacer que todo el manto siga funcionando».
«Viaje» a las profundidades
Según la investigadora, la mejor información se obtiene de los terremotos de magnitud 7 o superior, ya que las ondas de choque que lanzan en todas direcciones pueden incluso atravesar el núcleo terrestre y llegar hasta el otro lado del planeta. Para este estudio en concreto, los datos clave se obtuvieron de las ondas captadas después de un terremoto de magnitud 8.2, el segundo más potente jamás registrado, que sacudió a Bolivia en 1994.
«Los terremotos tan grandes no aparecen muy a menudo -dice Irving-. y ahora tenemos la suerte de tener muchos más sismógrafos que hace 20 años. Entre esos instrumentos y los recursos computacionales, la sismología es hoy un campo totalmente diferente a como era hace dos décadas». En este caso concreto, los investigadores utilizaron el grupo de supercomputadoras Tiger de la Universidad de Princeton para simular el complejo comportamiento de las ondas sísmicas dispersas en las profundidades de la Tierra.
La tecnología aplicada para este análisis depende casi por completo de una única propiedad de las ondas: su capacidad para doblarse y rebotar. Así, del mismo modo en que las ondas de luz pueden rebotar (reflejarse) en un espejo o doblarse (refractarse) cuando pasan a través de un prisma, las ondas sísmicas viajan directamente a través de rocas homogéneas, pero se reflejan o refractan cuando se encuentran con algún límite o rugosidad.
«Sabemos que casi todos los objetos tienen asperezas en la superficie y, por lo tanto, dispersan la luz -afirma por su parte Wenbo Wu, autor principal del artículo-. Y esa es la razón por la que podemos ver esos objetos: las ondas de dispersión llevan la información sobre la rugosidad con la que han interactuado. En este estudio, investigamos ondas sísmicas dispersas que viajan dentro de la Tierra para estudiar la rugosidad del límite de 660 kilómetros».
Rugosidad imprevista
Los geólogos quedaron sorprendidos por la «rugosidad» de esa nueva capa, que era incluso más acentuada que la que podemos observar en la capa superficial (la corteza terrestre) sobre la que todos vivimos. «En otras palabras -explica Wu- en el límite de 660 kilómetros está presente una topografía más fuerte que la de las Montañas Rocosas o los Apalaches».
El modelo estadístico elaborado por los científicos no permitió determinar con precisión las alturas de estas montañas, pero en su artículo aseguran que podrían ser más grandes y altas que cualquier otra en la superficie de la Tierra.
La rugosidad, además, no estaba uniformemente distribuida. Lo cual significa que igual que la superficie de la corteza tiene fondos oceánicos lisos y montañas masivas, el límite de 660 kilómetros cuenta con áreas elevadas y superficies llanas. Para comparar, los investigadores también examinaron una capa a 410 kilómetros de profundidad, en la parte superior de la «zona de transición» del manto medio, pero no encontraron nada parecido.
En otras palabras, El equipo de Wu ha descubierto que las capas profundas de la Tierra son igual de complejas y variables de las que observamos en superficie. Por eso, la presencia de esas «rugosidades» a 660 kilómetros de profundidad tiene importantes implicaciones para comprender «cómo funciona» el planeta en que vivimos. Esta nueva capa divide el manto, que constituye cerca del 84 por ciento del volumen total de la Tierra, en sus secciones superior e inferior.
¿Existe un límite en el manto?
Durante años, los geólogos habían estado debatiendo sobre la existencia o no de ese límite. Algunas evidencias geoquímicas y mineralógicas sugieren que el manto superior e inferior son químicamente diferentes, lo que apoya la idea de que las dos secciones no se mezclan térmica o físicamente. Otros, sin embargo, sugieren que esas diferencias no existen, y que todo el manto es homogéneo y sin partes diferenciadas o separadas.
«Nuestros hallazgos -asegura Wu- proporcionan datos concretos sobre esta cuestión». Los datos obtenidos, en efecto, sugieren que los defensores de esas dos ideas contrapuestas podrían estar, parcialmente, en lo cierto. De forma que las áreas más «suaves» del límite de 660 kilómetros podrían deberse a una mezcla más completa, mientras que las áreas montañosas y más ecarpadas podrían haberse formado en los lugares en los que el manto superior e inferior no consiguen mezclarse tan bien.
Pero, ¿qué podría causar diferencias químicas tan significativas en el manto? La respuesta más plausible es que esas diferencas procedan de la introducción de rocas que antes pertenecían a la corteza, y que ahora descansan tranquilamente en las profundidades de la Tierra. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo por el destino de las losas del lecho marino que son empujadas hacia el manto en las zonas de subducción, algo que sucede en todo el Océano Pacífico y en otras partes del mundo. Wu e Irving sugieren que los restos de estas losas ahora pueden estar justo por encima, o justo por debajo, del límite de 660 kilómetros.
«Lo que resulta emocionante de estos resultados -concluye Irving- es que nos brindan nueva información para comprender el destino de las antiguas placas tectónicas que han descendido al manto, y dónde el material del manto antiguo aún podría residir. La sismología se hace más emocionante cuando nos permite comprender mejor el interior de nuestro planeta, tanto en el espacio como en el tiempo», ha concluido Irving.