Cómo dos estructuras gigantes ocultas bajo África y el Pacífico brindan pistas sobre la historia del planeta

Dos inmensas formaciones rocosas, situadas en lo profundo del manto terrestre, podrían haber permanecido intactas durante miles de millones de años. Estas estructuras, conocidas como provincias grandes de baja velocidad de cizalladura (LLSVPs, por sus siglas en inglés), intrigan a los científicos desde su detección inicial hace décadas a través de análisis de ondas sísmicas.

Recientes investigaciones dirigidas por la sismóloga Arwen Deuss, de la Universidad de Utrecht, y citadas por New Scientist, aportaron nuevas pistas sobre su composición, su notable estabilidad y su antigüedad, lo que podría cambiar nuestra comprensión sobre la historia y la dinámica interna de la Tierra.

¿Qué son las LLSVPs y dónde se encuentran?

Las LLSVPs son dos gigantescas estructuras enterradas a una profundidad de más de 2.900 kilómetros, extendiéndose desde el núcleo externo hasta el manto inferior de la Tierra.

Una de ellas se encuentra bajo el océano Pacífico, mientras que la otra yace debajo del continente africano. Estas formaciones alcanzan dimensiones comparables a las de continentes y, a diferencia de otras áreas del manto, ralentizan significativamente la propagación de ondas sísmicas.

Este comportamiento particular se debe a sus propiedades únicas, aunque su composición exacta y el motivo de su existencia aún son en gran medida un misterio. Estas masas fueron inicialmente identificadas gracias al análisis de las vibraciones que generan los grandes terremotos, las cuales viajan por todo el planeta como ondas que se deforman al atravesar materiales con diferentes densidades y temperaturas.

Según un estudio publicado en Nature Geoscience, las LLSVPs contienen altos niveles de óxidos de hierro y aluminio, con presencia dominante de bridgmanita con hierro trivalente, una mezcla que influye directamente en la velocidad de propagación sísmica y en su densidad.

Ondas sísmicas como clave del descubrimiento

Según explica Deuss, un terremoto actúa como un instrumento que resuena a través de la Tierra, permitiendo a los científicos interpretar las características internas del planeta.

“La Tierra se convierte en un instrumento musical”, señala la investigadora. Al analizar cómo estas ondas pierden energía o alteran su velocidad, su equipo esperaba confirmar que las LLSVPs, presumiblemente más calientes que su entorno, amortiguaban significativamente las ondas sísmicas. Sin embargo, los resultados desafiaron esta hipótesis inicial.

Lejos de amortiguar las ondas, los datos revelaron que estas estructuras no alteran la energía sísmica tanto como se creía. Este resultado inesperado ha llevado a los investigadores a reconsiderar la composición de las LLSVPs.

De acuerdo con un trabajo publicado en Geochemistry, Geophysics, Geosystems, parte de esa respuesta podría encontrarse en su estructura interna estratificada, donde un dominio superior, de composición basáltica, se superpone a una capa inferior más densa, formada por material primordial cercano al núcleo.

Una hipótesis sorprendente: cristales gigantes y estabilidad extrema

Para explicar estos hallazgos, Deuss y su equipo proponen que las LLSVPs están formadas por minerales con cristales de gran tamaño, capaces de resistir deformaciones incluso a altas temperaturas. Esta composición les conferiría una viscosidad mucho mayor que la del resto del manto, lo que las haría notablemente resistentes al movimiento convectivo de los materiales que las rodean.

Esta elevada viscosidad no solo explicaría su estabilidad, sino también su capacidad para persistir durante miles de millones de años sin alteraciones significativas. De hecho, los investigadores sugieren que estas estructuras podrían haberse formado en los primeros 500 millones de años tras la creación del planeta, o incluso remontarse a la misma formación de la Tierra, hace más de 4.000 millones de años.

Según un estudio publicado en Earth and Planetary Science Letters, esta estabilidad podría deberse a la acumulación de corteza oceánica subducida, más densa, que se hunde y se acomoda en el límite del manto inferior, formando pilas termocomposicionales. Estos cuerpos mantienen su forma debido a su densidad y resistencia térmica, generando así firmas sísmicas similares a las de las LLSVPs.

Un aspecto fascinante de estas estructuras es su posible papel como reservorios de material primordial, es decir, restos de los primeros momentos de la Tierra que no han sufrido modificaciones significativas desde su formación. Este material podría ser expulsado a la superficie durante eventos volcánicos, proporcionando una ventana única para estudiar las condiciones del planeta en sus orígenes.

De acuerdo con un trabajo publicado en Physics of the Earth and Planetary Interiors, la anticorrelación entre velocidad sísmica y densidad en las LLSVPs no se explica por temperatura, sino por diferencias químicas profundas. Esto refuerza la hipótesis de que estas estructuras conservan materiales inalterados desde etapas tempranas del planeta.

En este sentido, las LLSVPs podrían desempeñar un papel fundamental en la dinámica geológica del planeta, actuando como cápsulas del tiempo que albergan información clave sobre los procesos que moldearon la Tierra tal como la conocemos.

Implicaciones y rompecabezas: las implicancias para la ciencia de la Tierra

La estabilidad y antigüedad de estas estructuras sugieren que han sido testigos de eventos geológicos monumentales, desde la deriva continental hasta la formación de supercontinentes y la separación de los actuales. Esto podría abrir nuevas líneas de investigación para comprender cómo las fuerzas internas de la Tierra han influido en la evolución de su superficie y en el desarrollo de la vida.

Además, según un estudio publicado en Nature Communications, se identificó anisotropía sísmica significativa en el manto inferior que rodea a las LLSVPs, lo que indicaría una alineación cristalina orientada producida por deformación prolongada y alta viscosidad. Este patrón confirma que estas masas han permanecido largamente aisladas del resto del manto.

No obstante, muchos aspectos de las LLSVPs siguen siendo un enigma y responderlos requerirá de estudios más avanzados y tecnologías que permitan penetrar aún más en los secretos de las profundidades del planeta, ya que no solo son un fenómeno intrigante por su estabilidad y dimensiones, sino también por lo que representan: una ventana al pasado más remoto de la Tierra.