Un equipo de investigadores acaban de descubrir un pasaje oculto geológico que pasa por debajo de Panamá, y que puede explicar por qué las rocas del manto de la Tierra se encuentran a más de 1.609 kilómetros de donde se originaron.

Esta abertura, ubicada a unos 100 km debajo de la superficie de la Tierra, puede permitir que un flujo de materiales del manto viaje desde debajo de las Islas Galápagos hasta debajo de Panamá.

Esta forma de transporte nunca antes descubierta también puede ayudar a explicar por qué Panamá tiene muy pocos volcanes activos. En la costa oeste de América Central, la placa tectónica de Cocos se hunde y empuja la corteza oceánica debajo de la corteza continental de las placas tectónicas de América del Norte, el Caribe y Panamá, un proceso llamado subducción.

Esta zona de subducción crea una línea de volcanes llamada Arco Volcánico Centroamericano donde la lava atraviesa los límites. Pero el vulcanismo se detiene en el oeste de Panamá, que se encuentra en la placa de Panamá, según dijo David Bekaert, un becario postdoctoral en química marina y geoquímica en la Woods Hole Oceanographic Institution en Massachusetts.

Esta relativa paz ha sido un misterio durante mucho tiempo. Ahora, Bekaert y sus colegas informan en un nuevo estudio publicado el 23 de noviembre en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences que el culpable puede ser una abertura en forma de ventana en la placa tectónica de Cocos que está siendo empujada hacia el centro de la Tierra.

Una fuente termal en Panamá donde los investigadores recolectaron fluidos y gases para rastrear el movimiento de materiales del manto. Crédito: Peter Barry / Woods Hole Oceanographic Institution

Seguimiento de anomalías

Bekaert y sus colegas están tratando de comprender más sobre cómo funciona la subducción cerca de Centroamérica. La subducción de la placa Cocos debajo de América del Norte tiene la capacidad de causar grandes terremotos, incluido el terremoto de Chiapas de 2017, un temblor de magnitud 8.1 que mató a decenas.

Para obtener más información, los investigadores profundizaron en la geoquímica de la región, recolectando muestras de rocas volcánicas, así como muestras de gases y fluidos de aguas termales. Estaban interesados ​​en observar las proporciones de isótopos moleculares, que son variaciones de los mismos átomos con diferentes números de neutrones en sus núcleos. En este caso, los investigadores se centraron especialmente en los isótopos de helio y plomo.

Bekaert dijo en un comunicado:

“Las diferentes fuentes de material geológico suelen tener diferentes composiciones, por lo que podemos rastrear la contribución de diferentes regiones del manto”.

El manto está compuesto principalmente por rocas de silicato, que son rocas con una estructura particular de átomos de silicio y oxígeno. Pero la composición precisa puede variar mucho incluso en distancias pequeñas. Los investigadores encontraron que había algunas anomalías extrañas en Centroamérica.

Bekaert agregó:

“Descubrimos que en lugares particulares de Centroamérica, a saber, el oeste de Panamá y detrás del arco volcánico en Costa Rica, tenemos algunas firmas exóticas [de geoquímica] que realmente se parecen a las que hay en las Islas Galápagos”.

Soplando en el viento (del manto)

Esto fue extraño, porque no había una manera clara de explicar cómo los elementos del manto de las Galápagos podían llegar hasta Panamá, dijo Bekaert. Luego, los investigadores recurrieron a imágenes sísmicas del manto, que utilizan ondas sísmicas para mapear lo que hay debajo de la superficie, y modelado por computadora para tratar de explicar lo que podría estar sucediendo.

Descubrieron que en las profundidades de Panamá, las porciones enterradas de la placa de Cocos pueden contener la respuesta. Cuando una placa tectónica se desliza debajo de otra placa tectónica durante la subducción, esa placa de subducción no desaparece simplemente; conserva su estructura a medida que se muele hacia el manto, calentándose y deformando sólo gradualmente.

Bekaert dijo:

“Justo debajo de Panamá, hay un agujero, una ventana a través de la losa, que permite la entrada de este componente del manto”.

Esta ventana puede ser el resultado de una fractura natural preexistente en la corteza de Cocos en subducción, o puede ser un lugar donde la corteza se rompió durante la subducción. De cualquier manera, permite que los materiales pasen, de un lado a otro de la placa, como una brisa a través de una ventana abierta.

Cortesía: PNAS

Eso dejó la pregunta de qué podría estar impulsando la brisa. Los investigadores encontraron dos posibilidades. La primera es que los materiales se mueven a través de la Zona de Fractura de Panamá, una zona de agrietamiento en la corteza y el manto superior que conecta las Galápagos con Panamá. Pero es difícil ver qué impulsaría el transporte de larga distancia a través de esa zona, dijo Bekaert. No está claro si ese transporte es siquiera posible.

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Un escenario más probable, encontraron los investigadores, es que la circulación típica a gran escala del manto simplemente impulsa los materiales a través de la abertura en la losa subductora.

Bekaert dijo:

“Cuando hayamos realizado el modelado de la circulación del manto en este lugar, se espera este flujo de manto global profundo”.

La existencia de la ventana del manto también puede explicar la falta de volcanes activos en Panamá, dijo Bekaert. El agua atrapada en la corteza de las losas en subducción tiende a promover la formación de volcanes porque el agua reduce el punto de fusión de las rocas, lo que lleva a la formación de magma. La abertura en la losa debajo de Panamá significa que hay un espacio en la corteza rica en agua en ese lugar, lo que a su vez significa que es más difícil hacer que el magma derretido fluya allí.

Reconstrucciones de placas de América Central durante los últimos 25 millones de años, integradas en un modelo de movimiento de placas global GPlates (www.gplates.org). Cortesía: PNAS

El flujo del manto que descubrió el equipo está poco estudiado, dijo Bekaert, pero existen anomalías inexplicables en la química del manto en todo el mundo. El equipo espera realizar un análisis similar en Chile a continuación, pero finalmente quiere expandir el método en todo el mundo.

Bekaert agregó:

“Nadie ha estado pensando en este proceso antes, así que solo quiero considerar todos los datos”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences.

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