Las misteriosas burbujas en lo profundo del manto de la Tierra podrían ser minerales que se precipitaron de un antiguo océano de magma que se formó en una colisión que también creó la luna.

Estas burbujas, llamadas zonas de velocidad ultrabaja, se encuentran muy profundas en el manto, cerca del núcleo de la Tierra. Se les conoce solo porque cuando las ondas sísmicas de los terremotos viajan a través de ellos, las ondas disminuyen dramáticamente. Esto indica que las manchas son de alguna manera diferentes de otras partes del manto, pero nadie sabe cómo.

Ahora, una nueva investigación sugiere que las manchas podrían ser un mineral rico en óxido de hierro llamado «magnesiowüstite». Si es así, su existencia indicaría un antiguo océano de magma que podría haber existido hace 4.500 millones de años, cuando una gran roca espacial se estrelló contra la Tierra, escindió el material que se convertiría en la Luna y posiblemente derritió grandes porciones del planeta.

Jennifer Jackson, profesor de física mineral en el California Institute of Technology y líder del estudio, dijo en un comunicado:

Si uno puede identificar que estos parches contienen una cantidad de magnesio, sería una indicación de que había un océano de magma y se cristalizó de esta manera, donde el óxido rico en hierro se precipitó y se hundió hasta la base del manto”.

Burbujas impares

Jackson dijo que la zona analizada tenía aproximadamente 2.900 kilómetros de grosor y que las zonas de velocidad ultrabaja tienen una anchura de menos de 1.6 kilómetros a 100 kilómetros. Ralentizan las ondas sísmicas que viajan a través de ellas en un 30 a 50 por ciento.

Estudiar estas extrañas burbujas directamente no es posible, por lo que Jackson y sus colegas tuvieron que imitar las presiones del manto profundo justo en la superficie de la Tierra. Para averiguar si el mineral magnesio tiene el tipo de propiedades que se ven en las zonas de velocidad ultrabaja, los investigadores tomaron una pequeña muestra del mineral, lo pusieron en una cámara de presión y lo apretaron con un par de yunques de diamante. Todo el aparato presurizado es lo suficientemente pequeño como para caber en la palma de una mano.

Los investigadores bombardearon la muestra con rayos X desde diferentes ángulos y luego midieron la energía de los rayos X a medida que salían de la muestra, buscando cómo las interacciones con la estructura cristalina del mineral los cambiaban.

Bajo presión

Encontraron que las altas presiones cambian todo. A la presión atmosférica, dijo Jackson, las ondas que salen de una muestra de magnesio-estado son siempre las mismas, sin importar en qué dirección viajen a través del cristal.

Sin embargo, en las presiones límite del manto central, la dirección en que viajan las ondas importa mucho. Puede haber una diferencia de hasta el 60 por ciento en la velocidad de una onda que atraviesa el cristal, dependiendo de cómo pase. Una onda transversal que viaja a través del mineral se mueve a menos de 3 kilómetros por segundo en una dirección y un poco más de 35 kilómetros por segundo en otra, dijo Jackson.

La dirección más rápida de viaje para las ondas a la presión atmosférica, a lo largo del borde de la estructura cristalina, es la dirección más lenta de viaje para las ondas a las presiones núcleo-manto, dijo. La dirección de desplazamiento más rápida a las presiones del manto central es a través del cristal en el laboratorio. Estas diferencias en cómo viajan las ondas dependiendo de la dirección y la estructura cristalina se llaman anisotropías.

¿Qué significa esto para el verdadero manto? Bueno, dijo Jackson, las anisotropías se han observado allí también. Nadie realmente ha mirado para ver si las zonas de velocidad ultraalta las tienen, pero hay razones para pensar que podrían. Si la teoría del enfriamiento del magma y el océano es cierta y hay una profunda acumulación de magnesio en el manto, podría ser empujada, aplastada y empujada en una configuración anisotrópica por trozos de corteza oceánica que se han introducido en el manto en el proceso de subducción . (La subducción es cuando un pedazo de corteza se empuja debajo de otro y se sumerge en el manto, como ocurre en la costa noroeste de América del Norte hoy en día).

Jackson dijo:

Si pudiéramos buscarlo, sería una buena evidencia sugerir esta interacción de subducción de losa antigua y zonas de velocidad ultrabajas que contienen este óxido rico en hierro”.

Ahora, Jackson espera trabajar con sismólogos para ver si las ondas sísmicas que entran en las zonas de velocidad ultrabaja salen de manera diferente según la dirección del viaje. Si lo hacen, reforzará aún más la hipótesis magnesiowüstite.

Jackson dijo:

La presencia de este mineral, al ser moldeado por la losa, podría darnos una idea del océano magma de la Tierra y su cristalización”.

Los investigadores publicaron sus hallazgos en mayo en el Journal of Geophysical Research: Solid Earth.