El manto de la Tierra es una enorme capa de roca que se mueve lentamente que se encuentra debajo de nuestra superficie. Esta circulación de rocas ha moldeado literalmente el mundo en que vivimos hoy, desde nuestras islas y continentes hasta nuestras cadenas montañosas.

Para conocer cómo ha evolucionado nuestro mundo, pues, necesitamos tener algo más que una foto fija: en vez de una imagen estática en 3D, es necearia una imagen en movimiento que nos permita saber cómo ha evolucionado y, eventualmente, cómo evolucionará.

4D

Un equipo de nueve universidades, lideradas por la Universidad de Cardiff, se ha propuesto crear los primeros mapas 4-D del manto de la Tierra combinando tecnología de vanguardia con la última informática de alto rendimiento. La cuarta dimensión es el tiempo.

Los paquetes de trabajo del proyecto combina topografía dinámica, geoquímica, petrología y geomagnetismo.

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Así podremos conocer la temperatura, la densidad y la velocidad del manto durante un período de millone de años. Tal y como explica investigador principal del proyecto, Huw Davies, de la Universidad de Cardiff:

Al combinar toda esta información, tendremos una comprensión mucho más clara de cómo funciona nuestro planeta. Las visualizaciones 4-D que producirá el proyecto serán de gran interés para una amplia variedad de áreas e industrias de investigación, desde la exploración de recursos minerales hasta la comprensión de cómo los eventos a gran escala en el pasado moldearon nuestro clima y, por lo tanto, apuntalan predicciones más sólidas del cambio climático futuro.

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Como parte del estudio, el equipo tendrá acceso por primera vez a un registro de movimiento de placas de los últimos mil millones de años de la historia de la Tierra.

Estos datos se combinarán con imágenes sísmicas de terremotos que han sucedido en el pasado y que están ocurriendo actualmente, que proporcionarán información sobre la velocidad a la que las ondas sísmicas se mueven a través del manto.

Si la Tierra fuera una manzana, todas las minas y otras perforaciones que hemos hecho en el planeta apenas supondrían una décima parte... de la fina piel de la manzana. La perforación más profunda jamás realizada, en la península de Kola, solo tiene 13 km, cuando el centro de la Tierra está a 3.000 km..

Así pues, todas las mediciones de las entrañas de nuestro planeta son indirectas. Con todo, de vez en cuando nos llega algún regalo del interior, como ésta prueba directa de que en el manto terrestre hay agua.

Agua en el manto

El manto, que representa más del 80 por ciento del volumen de la Tierra, está hecho de minerales de silicatos que contienen hierro, aluminio y calcio, entre otros. Y ahora podríamos agregar agua.

Porque podría haber bolsas de agua líquida a 800 kilómetros de profundidad, en el manto terrestre, según esta investigación de Oliver Tschauner y sus colegas de Universidad de Nevada en Las Vegas.

La investigación se ha realizado en rastros de agua cristalizada única llamada 'hielo VII' en diamantes que emergen desde el interior de la Tierra. Tschauner usó diamantes encontrados en China, la República de Sudáfrica y Botswana que surgieron desde el interior de la Tierra, que se teoriza que nacieron en el manto a temperaturas que alcanzan más de 537 grados Celsius.

El descubrimiento de hielo VII en los diamantes es la primera ocurrencia natural conocida de fluido acuoso del manto profundo. El hielo VII es un tipo de hielo con unas características, tanto de generación como de solidez, muy diferentes al hielo normal. En el hielo a nivel de la superficie terrestre las moléculas se acomodan en una forma ordenada. Sin embargo, dependiendo de las condiciones de presión y temperatura, adoptan diferentes formas. Así pues, el hielo VII tiene alta temperatura, alta presión, cristalización cúbica sencilla, densidad aproximadamente 1.700 kg/m3. Se funde a 100º C con una presión de 25.000 atm.

Si el océano Pacífico estuviera formado por agua potable, harían falta 960.000 billones de años para bebérselo (70 millones de veces la edad del universo). Esta analogía sirve para tratar de asimilar no solo la cantidad de agua que hay en la superficie de la Tierra, sino que la mayor parte de la superficie de la Tierra es agua.

Sin embargo, un reciente estudio ha descubierto que hay otro lugar en la Tierra donde hay tanta agua como en toda la superficie: en el manto terrestre.

Agua subterránea

La zona intermedia del manto de la Tierra (a 410 a 660 kilómetros por debajo de la superficie) podría contener tanta agua como los océanos del planeta, según señala el estudio publicado en Science Advances por parte de investigadores afiliados a varias instituciones en Japón y Alemania.

La razon de que pueda haber tanta agua en esa zona se debería a que el manto medio está dominado por los minerales wadsleita y ringwoodita, que se sabe que son capaces de contener una gran cantidad de agua.

Naturalmente, es solo una hipótesis: no somos capaces de descender a tanta profunidada para comprobar si hay agua (el agujero más profundo que hemos excavado solo tiene 11 kilómetros, en la Península de Kola, Rusia).

Sin embargo, investigaciones previas han demostrado que la viscosidad de la zona media del manto es menor que la del manto superior y el manto inferior, así que se realizaron experimentos de laboratorio para replicar tales condiciones, creándose incluso ringwoodita sintética para representar el manto medio y bridgmanita para representar el material del manto inferior.

Finalmente, se empleó esa información para calcular cuánta agua hay en todo el manto medio, llegando a esta extraordinaria cifra. Si finalmente se confirmara esta teoría, deberá replantearse la idea de que el agua que encontramos en la superficie de nuestro planeta hubiera llegado como resultado del impacto de grandes cometas.

Además, teniendo en cuenta de que, hasta la fecha, solo hemos explorado menos del 5% de los océanos de la Tierra, imaginaos lo todo lo que nos queda por explorar de nuestro propio mundo si se nos presenta otro submundo acuoso tan gigantesco e ignoto como el de la superficie.

Apenas conocemos nada de lo que hay bajo nuestros pies. Si la Tierra fuera una manzana, todas las minas y otras perforaciones que hemos hecho en el planeta apenas supondrían una décima parte... de la fina piel de la manzana.

La Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) va liderar a un equipo de científicos internacional que aspira a cruzar esa piel y llegar hasta donde nunca ha llegado el ser humano: el manto de la Tierra.

Perforando el mar

Las aguas de Hawái se estima el lugar idóneo para acceder a las entrañas de nuestro mundo. El primer paso, pues, es investigar intensamente la estructura subterránea de la zona para encontrar un lugar adecuado para la perforación: estudiarán el espesor y la temperatura de la corteza a través de las ondas sonoras.

Utilizando el buque de perforación científica de aguas profundas Chikyu de Japón, si estima que la perforación hacia el manto de la Tierra podría empezar en el año 2020.

El manto se encuentra debajo de la corteza, que cubre la superficie de la Tierra. Alrededor del 80 por ciento del volumen del planeta está compuesto por el manto. Está formado de roca y se mueve lentamente, afectando la deriva de los continentes, los movimientos de la placa (que causan terremotos) y la actividad volcánica.

La corteza oceánica, de unos seis kilómetros de espesor, es más adecuada para llegar al manto, ya que es más delgada que la corteza continental, que tiene decenas de kilómetros de espesor.

Hasta ahora, usar una tubería para perforar a semejante profundidad suponía un desafío técnico, pero por fin podría hacerse gracias al uso de nuevos materiales, más resistentes y ligeros, para la tubería. Una vez superado el problema técnico, habrá que obtener la financiación, que se estima alta: alrededor de 500 millones de euros.

Otros agujeros profundos

El agujero más profundo que se haya perforado nunca tiene 13 kilómetros y está en Rusia, en la Península de Kola. Es un hoyo excavado en 1962 como proyecto científico. Esta perforación submarina, la mayor realizada hasta la fecha, se encuentra en Nueva Zelanda y tiene 2 km de profundidad. La llevó a cabo el JOIDES (nombre del barco de la Unión de Instituciones Oceanográficas para el Muestreo de Profundidades).

En ese sentido, el interior de nuestro planeta es tan inhóspito como el espacio exterior. Bill Bryson lo expresa así en su Breve historia de casi todo:

Se ha calculado que si abrieses un pozo que llegase hasta el centro de la Tierra y dejases caer por él un ladrillo, sólo tardaría 45 minutos en llegar al fondo. (…) Si la Tierra fuera una manzana, aún no habríamos atravesado toda la piel.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Bristol han realizado una serie de análisis de alta precisión sobre algunas de las rocas más antiguas de la Tierra. Sus resultados concluyen que las reservas accesibles de metales preciosos de nuestro planeta son debidas a un bombardeo de meteoritos que ocurrió 200 millones de años tras la formación de la Tierra. Esta investigación sale hoy publicada en la revista Nature.

Durante la formación de la Tierra, el hierro fundido se hundió hacia interior para formar lo que conocemos como núcleo, arrastrando con él a la gran mayoría de metales preciosos —como el oro y el platino—. De hecho, hay suficiente cantidad de estos metales en el núcleo de la Tierra como para poder cubrir toda su superficie y formar una capa de cuatro metros de espesor.

Sin embargo, la cantidad de metales preciosos situada en el manto de nuestro planeta es decenas de miles de veces superior a lo que se estimaba. Es por ello, por lo que se argumenta que esta casual sobreabundancia de material se deba a una intensa lluvia de meteoritos, alojándose en el manto una vez que su núcleo se había formado.

Para probar esta teoría el Dr Matthias Willbold y el Professor Tim Elliott, del Bristol Isotope Group, analizaron un conjunto de rocas de Groenlandia de casi cuatro mil millones de años de antiguedad. Estas rocas proporcionan una serie de datos claves para entender la composición de nuestro planeta poco después de la formación del núcleo y antes del supuesto bombardeo de meteoritos.

Los investigadores determinaron la composición isotópica del tungsteno (W) de las rocas, un elemento muy peculiar y poco abundante en nuestra superficie (un gramo de roca contiene únicamente una diez millonésima parte de un gramo de tungsteno). Como la mayoría de los elementos, el tungsteno se compone de varios isótopos, es decir átomos con las mismas características químicas pero masas ligeramente diferentes. Los isótopos proporcionan una robusta señal de identidad del origen de un material. Así el supuesto impacto de los meteoritos sobre la superficie de la Tierra debería dejar una marca reconocible en la composición de éstos.

Más información | ‘The tungsten isotopic composition of the Earth’s mantle before the terminal bombardment’ Matthias Willbold, Tim Elliott and Stephen Moorbath Nature (2011).

Vía | Universidad de Bristol

Las investigaciones realizadas sobre la velocidad y el traslado de las ondas sísmicas a través del planeta, además de la información obtenida de los meteoritos procedentes del espacio, han demostrado que la Tierra está dividida fundamentalmente en tres capas principales: corteza, manto y núcleo.

Sus características principales son:

• Corteza: Es la capa más externa de la Tierra. Tiene poco espesor, si lo comparamos con las demás capas, siendo la media de éste de unos 20 Km. Existen zonas de corteza de espesor muy pequeño, incluso de 3 Km, en los océanos; mientras que en las grandes cordilleras montañosas, puede alcanzar los 70 Km. Está compuesta principalmente de silicatos.

• Manto: Tiene un espesor muy grande (2900 Km), ocupando aproximadamente el 85% del volumen terrestre. Los materiales del manto son muy ricos en minerales máficos de hierro y magnesio, especialmente olivino y piroxeno.

• Núcleo: Su diámetro es de unos 3600 Km, y está constituido de hierro y níquel. Se compone de dos partes: el núcleo externo, que está fundido, y el núcleo interno, que es sólido.

Investigaciones recientes afirman que el núcleo interno de la Tierra podría rotar ligeramente más rápido que el resto del planeta. En agosto del 2005 un grupo de geofísicos anunció que, según sus cálculos, el núcleo interno de la Tierra rota aproximadamente de 0.3 a 0.5 grados por año más rápido que el resto del planeta.

Más información | Wikipedia En Genciencia | Geología animada, La forma de la Tierra: superficies de referencia