Madrid. Cerca del núcleo de la Tierra hay zonas en las que las ondas sísmicas se ralentizan. Ahora, un nuevo estudio de la Universidad de Utah ha revelado que estas enigmáticas y descriptivas zonas de velocidad ultrabaja están sorprendentemente estratificadas.

Los modelos sugieren que es posible que algunas de estas zonas sean restos de los procesos que dieron forma a la Tierra primitiva, según la revista Nature Geoscience.

“De todas las características que conocemos del manto profundo, las zonas de velocidad ultrabaja son probablemente las más extremas –explicó Michael S. Thorne, profesor asociado del Departamento de Geología y Geofísica–. De hecho, son algunas de las características más extremas que se encuentran en cualquier parte del planeta".

Entre la corteza y el núcleo de hierro y níquel, en el centro del planeta, se encuentra el manto que, recuerdan los investigadores, no es un océano de lava, sino más bien una roca sólida, pero caliente y con una capacidad de movimiento que impulsa las placas tectónicas en la superficie.

Para saber lo que ocurre en el manto y en el núcleo se usan las ondas sísmicas: cuando se propagan por la Tierra después de un terremoto, los científicos de la superficie pueden medir cómo y cuándo llegan las ondas a las estaciones de control de todo el mundo.

A partir de esas mediciones, pueden calcular cómo se reflejan y desvían las ondas en las estructuras de la Tierra, incluidas las capas de diferentes densidades. Así es como se sabe dónde están los límites entre la corteza, el manto y el núcleo, y en parte de qué están hechos.

Las zonas de velocidad ultrabaja se encuentran en el fondo del manto, encima del núcleo exterior de metal líquido. En estas áreas, las ondas sísmicas se ralentizan hasta la mitad y la densidad aumenta un tercio.

En un principio, los científicos pensaron que estas zonas eran áreas en las que el manto estaba parcialmente fundido, y que podrían ser la fuente de magma para las llamadas regiones volcánicas “de punto caliente”, como Islandia. “Pero la mayoría de lo que llamamos zonas de velocidad ultrabaja no parecen estar situadas bajo los volcanes de puntos calientes –dijo Thorne–, así que esa no puede ser toda la historia”.

Así que Thorne, el becario posdoctoral Surya Pachhai y sus colegas se propusieron explorar una hipótesis alternativa: que las zonas de velocidad ultrabaja pueden ser áreas hechas de rocas diferentes al resto del manto, y que su composición se remontaría a la Tierra primitiva.

Tal vez, mencionó Thorne, las zonas de velocidad ultrabaja podrían ser acumulaciones de óxido de hierro, que lo vemos como en la superficie pero que puede comportarse como un metal en el manto profundo. De ser así, las bolsas de óxido de hierro situadas fuera del núcleo podrían influir en el campo magnético de la Tierra que se genera justo debajo.

“Las propiedades físicas de las zonas de velocidad ultrabaja están relacionadas con su origen, afirmó Pachhai, lo que a su vez proporciona información importante sobre el estado térmico y químico, la evolución y la dinámica del manto más bajo de la Tierra, una parte esencial de la convección del manto que impulsa la tectónica de placas”.

Pero obtener una imagen sísmica de algo a través de casi 3 kilómetros de corteza y manto no es fácil. Tampoco es siempre concluyente: una capa gruesa de material de baja velocidad puede reflejar las ondas sísmicas de la misma manera que una capa fina de material de velocidad aún más baja. Así que el equipo utilizó un enfoque de ingeniería inversa.

“Podemos crear un modelo de la Tierra que incluya reducciones de la velocidad de las ondas ultrabajas y luego ejecutar una simulación por ordenador que nos diga cómo serían las formas de las ondas sísmicas si así fuera la Tierra en realidad. Nuestro siguiente paso es comparar esos registros predichos con los que realmente tenemos”, señaló Pachhai.

Una pregunta concreta que los investigadores querían responder es si existen estructuras internas, como capas, dentro de las zonas de velocidad ultrabaja. La respuesta, según los modelos, es que las capas son muy probables. Esto es importante, porque muestra el camino para entender cómo se formaron estas zonas.

Hace más de cuatro mil millones de años, mientras el hierro denso se hundía en el núcleo de la Tierra primitiva y los minerales más ligeros flotaban en el manto, un objeto planetario del tamaño de Marte pudo chocar contra el planeta naciente.

La colisión pudo haber arrojado a la órbita de la Tierra restos que posteriormente podrían haber formado la Luna. También elevó la temperatura de la Tierra de forma significativa, como cabría esperar de dos planetas que chocan entre sí.

“Como resultado, se formó una gran masa de material fundido, conocido como océano de magma”, explicó Pachhai. El “océano” estaría formado por rocas, gases y cristales suspendidos en el magma.

A lo largo de los siguientes miles de millones de años, la capa densa habría sido empujada en pequeños parches, mostrándose como las zonas de ultrabaja velocidad en capas que vemos hoy.

“El hallazgo principal y más sorprendente es que las zonas de velocidad ultrabaja no son homogéneas, sino que contienen fuertes heterogeneidades en su interior”, afirmó Pachhai.

“Por tanto, nuestro descubrimiento proporciona una herramienta para entender el estado térmico y químico inicial del manto terrestre –concluyó Pachhai– y su evolución a largo plazo”.