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Midiendo la composición del manto terrestre

Midiendo la composición del manto terrestre


Tierra

¿Cual es la composición química del interior de la Tierra?

Debido a que es imposible perforar más de unos 10 kilómetros en la profundidad de la Tierra, las rocas volcánicas formadas al fundirse el interior profundo de la Tierra suelen ofrecen esta información. Geoquímicos de la universidades de Münster (Alemania) y Amsterdam (Holanda) han investigado las rocas volcánicas que construyeron el archipiélago portugués de las Azores. Su objetivo : obtener nueva información sobre la evolución en la composición del manto terrestre, que es la capa a entre 30 y 2900km de profundidad de la Tierra. Utilizando técnicas analíticas sofisticadas, descubrieron que la composición del manto bajo las Azores es diferente de lo que se pensaba - sugiriendo que grandes partes de él contienen sorprendentemente pocos de los llamados elementos incompatibles. Estos son elementos químicos que, como resultado de la constante fusión del manto terrestre, se acumulan en la corteza terrestre, que es la parte exterior de la Tierra más sólida.

Mineral de olivina El mineral de olivina contiene inclusiones fundidas (puntos negros), de pocos micrómetros de tamaño. Los geoquímicos aislaron estas inclusiones e investigaron su composición isotópica con espectrómetros de masas. Crédito Universidad de Münster - Felix Genske

Los investigadores concluyeron que, a lo largo de la historia de la Tierra, se ha fundido una gran cantidad del manto terrestre - y finalmente formado la corteza terrestre-, más de lo que se había creído. "Para mantener el saldo de material entre el manto terrestre y la corteza, flujos masivos entre la superficie y el interior de la Tierra han debido de suceder a mayor ritmo", dice Andreas Stracke, de la Universidad de Münster, que lidera el estudio.

Conforme el material bajo las Azores se alza desde muy profundo en el manto de la Tierra -y es inesperadamente similar a la mayoría de su parte superior- la composición de todo el manto debería diferir de nuestro pensamiento actual. "Nuestros resultados han abierto una nueva perspectiva", dice Andreas Tracke, "porque ahora tendremos que repensar la composición de grandes partes de la Tierra - Pues el manto supone un 80% del volumen de la Tierra". El estudio se ha publicado en la revista Nature Geoscience.

Trasfondo y método

En su estudio, los geoquímicos examinaron el material de olivina y sus inclusiones fundidas, p.ej. magma encapsulado durante la cristalización de la olivina antes de que el lava erupcionara. Los investigadores aislaron estas inclusiones fundidas, de pocos micrómetros de tamaño, las disolvieron químicamente, y separaron algunos elementos químicos. Estos elementos son alterados por decaimiento radioactivo durante su vida y ascenso desde el interior de la Tierra - viajando a lo lago de miles de kilómetros durante cientos e incluso miles de millones de años.

Los investigadores analizaron la composición isotópica de los fundidos con espectrómetros de masas de alta sensibilidad. Estos métodos también permiten medir la abundancia relativa de diferentes átomos en un elemento - llamados isótopos. "Debido a la alta eficiencia de nuestras mediciones, podemos analizar la composición isotópica de una milmillonésima de gramo del elemento", dice el coautor Dr. Felix Genske el Instituto de Mineralogía de la Universidad de Münster, que realizó la mayor parte del trabajo analítico. De esta manera, los investigadores indirectamente obtuvieron información de la composición de los materiales en el manto terrestre : El análisis de isótopos mostró que contenía muchos menos elementos raros de la Tierra como el samario o el neodimio, pero también elementos químicamente similares como el torio y el uranio.

"En base a datos geoquímicos similares de rocas volcánicas de diferentes regiones, p.ej. Hawaii, otras partes del manto de la Tierra también podrían tener una proporción más alta de material que esté altamente compuesto por elementos incompatibles", dice Andreas Stracke. Los investigadores asumen este déficit global podría ser compensado por un ritmo mayor de reciclaje de los elementos incompatibles de la corteza terrestre hacia el manto. Con sus siguientes estudios los investigadores quieren confirmar su hipótesis de trabajo investigando muestras de otras islas volcánicas de otros puntos del globo.

Publicación original: A. Stracke et al. (2019): Ubiquitous ultra-depleted domains in Earth´s mantle. Nature Geoscience; DOI: 10.1038/s41561-019-0446-z

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