¡Encontró! Océano Oculto Encerrado En Lo Profundo Del Manto Terrestre

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La zona de transición del manto de la tierra contiene agua encerrada en minerales, suficiente para competir con los océanos en la superficie del planeta.

En las profundidades del manto rocoso de la Tierra se encuentra la cantidad de agua de los océanos encerrada en un tipo de mineral llamado Ringwoodite, según muestra una investigación reciente.

Los resultados del estudio ayudarán a los científicos a comprender el ciclo del agua en la Tierra y cómo la tectónica de placas mueve el agua entre la superficie del planeta y los reservorios interiores, según los investigadores.

El manto de la Tierra es la capa caliente y rocosa entre el núcleo y la corteza del planeta. Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que la llamada zona de transición del manto, que se encuentra entre las capas del manto superior e inferior 255 a 410 millas (410 a 660 kilómetros) por debajo de la superficie de la Tierra, podría contener agua atrapada en minerales raros. Sin embargo, la evidencia directa de esta agua ha estado faltando, hasta ahora. [Ver imágenes de Ringwoodite rico en agua y las capas de la Tierra]

Para ver si la zona de transición es realmente un depósito profundo para el agua, los investigadores realizaron experimentos en ringwoodita rica en agua, analizaron las ondas sísmicas que viajan a través del manto debajo de los Estados Unidos y estudiaron modelos numéricos. Descubrieron que el material del manto que fluye hacia abajo se está derritiendo cuando cruza el límite entre la zona de transición y la capa del manto inferior.

"Si estamos viendo que se está derritiendo, tiene que haber agua en la zona de transición", dijo Brandon Schmandt, sismólogo de la Universidad de Nuevo México y coautor del nuevo estudio publicado hoy (12 de junio) en la revista. Ciencia. "La zona de transición puede contener una gran cantidad de agua y podría tener la misma cantidad de H2O [agua] que todos los océanos del mundo". (La fusión es una forma de deshacerse del agua, que es inestable en condiciones en el manto inferior de la Tierra, dijeron los investigadores).

Un mineral rico en agua.

La Ringwoodita es un tipo raro de mineral que se forma a partir del olivino a presiones y temperaturas muy altas, como las presentes en la zona de transición del manto. Los estudios de laboratorio han demostrado que el mineral puede contener agua, que no está presente como líquido, hielo o vapor; en cambio, está atrapado en la estructura molecular del anillo de madera como iones hidróxido (oxígeno unido y átomos de hidrógeno).

Fragmentos del anillo de mineral mineral de color azul sintetizados en el laboratorio.

Fragmentos del anillo de mineral mineral de color azul sintetizados en el laboratorio.

Crédito: Steve Jacobsen / Northwestern University

En marzo, otro grupo de investigación descubrió un diamante inusual del manto que envolvía el anillo de hidratos de carbono hidratados. Aunque el hallazgo sugirió que la zona de transición podría contener una gran cantidad de agua, fue el primer y único espécimen ringwoodite del manto que los científicos han analizado (todas las demás muestras se produjeron en el laboratorio o se encontraron en meteoritos), y pueden no ser representativas de otro manto ringwoodite. [Shine On: fotos de especímenes minerales deslumbrantes]

"En este momento, somos uno por uno, porque ese ringwoodite tenía algo de H2O, pero no sabíamos si era normal", dijo Schmandt a WordsSideKick.com. Así que Schmandt y el geofísico Steven Jacobsen, de la Northwestern University en Illinois, se dispusieron a realizar una prueba de observación para determinar si otro anillo de manto también contiene agua.

Los investigadores sabían que la estructura cristalina de Ringwoodite permite que la zona de transición retenga agua, pero esa estructura cambia si el material se mueve a través del límite hacia el manto inferior (debido a las presiones y temperaturas crecientes). Debido a que la estructura de los minerales en el manto inferior no puede atrapar el agua de la forma en que lo hace el ringwoodite, Schmandt y Jacobsen razonaron que las rocas se fundirían a medida que fluían desde la zona de transición hacia el manto inferior. "La fusión es solo un mecanismo para deshacerse del agua", dijo Schmandt.

Para probar esta hipótesis, Jacobsen y sus colegas realizaron experimentos de laboratorio para simular lo que sucedería en la zona de transición de Ringwoodite a medida que se adentra en la Tierra. Sintetizaron el anillo de agua hidratada y recrearon las temperaturas y presiones que experimentaría en la zona de transición calentándolas con láseres y comprimiéndolas entre diamantes duros como los de un yunque.

Usando su configuración, aumentaron lentamente la temperatura y la presión para imitar las condiciones en el manto inferior. La madera de anillo transformada en otro mineral llamado perovskita de silicato, y la microscopía electrónica de transmisión mostró que el mineral contenía silicato fundido alrededor de los cristales de perovskita.

"Lo que nos dice es que si hay ringwoodita hidratada de manera similar en la zona de transición que se arrastra hacia abajo, esperaríamos que produzca fundido", dijo Schmandt. "Debido a que la fusión cambia la forma en que se propagan las ondas sísmicas, ese es un objetivo que puedo cazar [con sismómetros]".

Encontrando el deshielo

Utilizando el Earthscope USArray, una red de sismómetros portátiles en los Estados Unidos, Schmandt analizó las ondas sísmicas a medida que pasaban de la zona de transición al manto inferior. Descubrió que las olas se desaceleraron cuando cruzaron hacia el manto inferior, lo que sugiere que la fusión estaba presente en el límite. Es importante destacar que la disminución de la velocidad sísmica no ocurrió en todas partes: los modelos mostraron que la velocidad de la onda disminuyó solo cuando el material fluía hacia abajo desde la zona de transición hacia el manto inferior, como predijeron los investigadores. [Infografía: la montaña más alta de la Tierra hasta su fosa oceánica más profunda]

El derretimiento producido en el límite probablemente luego fluya hacia arriba, regresando a los minerales que pueden contener el agua, dijo Schmandt, y agregó que este mecanismo permite que la zona de transición sea un depósito de agua estable.

"[El estudio] proporciona un apoyo experimental crítico para el importante papel que desempeña la zona de transición en el control del comportamiento de fusión y el flujo de hidrógeno en la Tierra profunda", Graham Pearson, un geoquímico del manto de la Universidad de Alberta, que no participó En el trabajo, contó WordsSideKick.com en un correo electrónico.

Anna Kelbert, geofísica de la Universidad Estatal de Oregón que tampoco participó en el estudio, señala que los científicos han utilizado numerosos enfoques para buscar evidencia del reservorio de agua interior de la Tierra, pero esta es la primera vez que los investigadores han buscado pistas del reservorio al enfocarse en la fusión potencial inducida por el agua en la parte inferior de la zona de transición. "Proporciona una importante perspectiva multidisciplinaria sobre este problema", dijo Kelbert. "Tiene implicaciones importantes en nuestra comprensión del comportamiento de subducción de losas en lo profundo del manto, y en nuestra comprensión del [presupuesto] global del agua / distribución en la Tierra".

Schmandt espera analizar ahora los datos sísmicos de otras áreas del mundo y ver qué tan común es la fusión del manto. Esto permitiría a los investigadores ver si hay algo especial en la historia de subducción del manto debajo de América del Norte, o cómo las placas de la Tierra se han movido una debajo de la otra con el tiempo.

Los nuevos hallazgos también ayudarán a los científicos a comprender mejor el ciclo del agua en la Tierra. "El agua de la superficie que tenemos ahora proviene de la desgasificación de roca fundida. Viene de los ingredientes de roca originales de la Tierra", dijo Schmandt. "¿Cuánta agua todavía está dentro de la Tierra hoy en relación con la superficie?"

Seguir Joseph castro en Gorjeo. Síguenos @wordssidekick, Facebook & Google+. Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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