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Sorprendente comportamiento de minerales en el interior de la Tierra

Procesos minerales en las profundidades del interior del planeta se producen en realidad de una manera completamente opuesta a lo que se había teorizado anteriormente. Así lo ilustra un nuevo y detallado modelo desarrollado por investigadores de Caltech y que ha sido publicado en la revista Nature.

“A pesar del enorme tamaño del planeta, las partes más profundas a menudo se pasan por alto porque están literalmente fuera de nuestro alcance: no podemos tomar muestras de ellas”, afirma la autora del estudio y profesora de física mineral Jennifer M.Jackson en un comunicado. “Además, estos procesos son tan lentos que nos parecen imperceptibles. Pero el flujo del manto inferior se comunica con todo lo que toca; es un motor profundo que afecta a la tectónica de placas y puede controlar la actividad volcánica.” El manto inferior del planeta es roca sólida, pero a lo largo de cientos de millones de años rezuma lentamente, como un caramelo espeso, transportando calor por todo el interior del planeta en un proceso llamado convección.

Aún quedan muchas preguntas por responder sobre los mecanismos que permiten que se produzca esta convección. Las temperaturas y presiones extremas del manto inferior -hasta 135 gigapascales y miles de grados- dificultan su simulación en el laboratorio.

Como referencia, la presión en el manto inferior es casi mil veces la presión en el punto más profundo del océano. Así pues, aunque muchos experimentos de laboratorio sobre física mineral han proporcionado hipótesis sobre el comportamiento de las rocas del manto inferior, los procesos que ocurren a escalas de tiempo geológicas para impulsar el lento flujo de convección del manto inferior han sido inciertos. El manto inferior se compone principalmente de un silicato de magnesio llamado bridgmanita, pero también incluye una cantidad pequeña pero significativa de un óxido de magnesio llamado periclasa mezclado entre la bridgmanita, además de pequeñas cantidades de otros minerales.

Los experimentos de laboratorio habían demostrado anteriormente que la periclasa es más débil que la bridgmanita y se deforma con más facilidad, pero estos experimentos no tenían en cuenta cómo se comportan los minerales en una escala temporal de millones de años. Al incorporar estas escalas temporales a un complejo modelo computacional, Jackson y sus colegas descubrieron que los granos de periclasa son en realidad más fuertes que la bridgmanita que los rodea. “Podemos utilizar la analogía del boudinage en el registro rocoso, donde los boudins, que en francés significa salchicha, se desarrollan en una capa de roca rígida, ‘más fuerte’, entre rocas menos competentes, ‘más débiles'”, dice Jackson.

“Como otra analogía, piense en la mantequilla de cacahuete con trocitos”, explica Jackson. “Durante décadas habíamos pensado que la periclasa era el ‘aceite’ de la mantequilla de cacahuete y que actuaba como lubricante entre los granos más duros de la bridgmanita. Basándonos en este nuevo estudio, resulta que los granos de periclasa actúan como las ‘nueces’ de la mantequilla de cacahuete con trozos. Los granos de periclasa simplemente siguen la corriente pero no afectan al comportamiento viscoso, excepto en circunstancias en las que los granos están fuertemente concentrados. Demostramos que, bajo presión, la movilidad es mucho más lenta en la periclasa que en la bridgmanita. Existe una inversión del comportamiento: la periclasa apenas se deforma, mientras que la fase mayoritaria, la bridgmanita, controla la deformación en el manto profundo de la Tierra”.

Comprender estos procesos extremos que tienen lugar muy por debajo de nuestros pies es importante para crear simulaciones cuatridimensionales precisas de nuestro planeta, y también nos ayuda a comprender mejor otros planetas. Ya se han confirmado miles de exoplanetas, y descubrir más sobre la física de los minerales en condiciones extremas aporta nuevos conocimientos sobre la evolución de planetas radicalmente distintos del nuestro.

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