Científicos crean un mapa global de terremotos en el manto terrestre

Investigadores de la Universidad de Stanford presentaron el primer mapa mundial de un tipo inusual de terremoto que se origina en el manto de la Tierra, en lugar de la corteza. El manto se encuentra entre la delgada corteza exterior del planeta y su núcleo fundido. Al cartografiar estos raros eventos, los científicos buscan entender mejor cómo funcionan los terremotos en el manto y qué pueden revelar sobre el origen de todos los terremotos.

Los hallazgos, publicados el 5 de febrero en Science, demostraron que los terremotos continentales en el manto ocurren en todo el mundo, pero tienden a agruparse en regiones específicas. Agrupaciones significativas aparecieron debajo de los Himalayas en el sur de Asia y cerca del Estrecho de Bering entre Asia y América del Norte, al sur del Círculo Ártico. Estudiar estos temblores profundos podría proporcionar nuevas pistas sobre la frontera entre la corteza y el manto, así como sobre el comportamiento del manto superior, que genera magma volcánico y ayuda a impulsar el movimiento de las placas tectónicas.

"Hasta este estudio, no habíamos tenido una perspectiva global clara sobre cuántos terremotos continentales en el manto realmente están ocurriendo y dónde", afirmó el autor principal del estudio, Shiqi (Axel) Wang, un ex estudiante de doctorado en el laboratorio del profesor de geofísica Simon Klemperer en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford. "Con este nuevo conjunto de datos, podemos comenzar a investigar las diversas maneras en que estos raros terremotos en el manto se inician".

Aunque estos terremotos ocurren demasiado lejos de la superficie para causar sacudidas significativas o daños, ofrecen información valiosa sobre cómo se forman los terremotos. Comprender sus orígenes puede mejorar el conocimiento de los terremotos más comunes y superficiales que representan verdaderos peligros.

"Aunque conocemos los aspectos generales de que los terremotos generalmente ocurren donde se liberan tensiones en las fallas, no se comprenden bien por qué un terremoto determinado ocurre donde ocurre y los mecanismos principales detrás de ello", agregó Klemperer, autor senior del estudio. "Los terremotos en el manto ofrecen una nueva forma de explorar los orígenes de los terremotos y la estructura interna de la Tierra más allá de los terremotos de corteza ordinarios".

Lo que hay arriba y abajo del Moho

La corteza terrestre es relativamente fría y quebradiza. En contraste, el manto es una capa gruesa de roca densa y caliente que se comporta más como un sólido de movimiento lento y se extiende aproximadamente 2,900 kilómetros de profundidad, constituyendo la mayor parte del interior del planeta. La línea divisoria entre la corteza y el manto se llama discontinuidad de Mohorovicic, o "Moho".

Durante años, los científicos se cuestionaron si el manto, que es más caliente y dúctil que la corteza, podría generar terremotos significativos. La mayoría de los terremotos continentales comienzan entre 10 y 30 kilómetros por debajo de la superficie, bien por encima del Moho y dentro de la corteza. Las zonas de subducción son una excepción. En esas regiones, las pesadas placas oceánicas se deslizan debajo de las placas continentales más ligeras, a veces produciendo terremotos a cientos de kilómetros de profundidad. Sin embargo, los instrumentos sísmicos han detectado ocasionalmente los orígenes de terremotos debajo de los continentes y lejos de las zonas de subducción, en algunos casos hasta 80 kilómetros por debajo del Moho.

En la última década, cada vez más evidencias han convencido a muchos investigadores de que los terremotos raros se originan en el manto, aunque pueden ocurrir con una frecuencia aproximadamente 100 veces menor que los terremotos de corteza. Aun así, confirmarlos ha sido difícil debido a la limitada disponibilidad de datos.

Un avance en la detección de ondas sísmicas

Para distinguir de manera confiable los terremotos en el manto de los de la corteza, Wang y Klemperer desarrollaron una técnica que compara dos tipos de ondas sísmicas. Estas ondas viajan a través de la Tierra después de un terremoto, propagando vibraciones por el planeta de manera similar al sonido de una campana.

Un tipo, llamado ondas Sn o "de tapa", se mueve a lo largo de la parte superior del manto en una región conocida como el "tapa". La otra, llamada ondas Lg, consiste en vibraciones de alta frecuencia que se mueven de manera eficiente a través de la corteza. Al medir la proporción entre estos dos tipos de ondas, los investigadores pueden determinar si un terremoto comenzó en la corteza o en el manto.

"Nuestro enfoque es un cambio total en las reglas del juego porque ahora puedes identificar un terremoto en el manto basándote puramente en las formas de onda de los terremotos", dijo Wang.

Cientos de terremotos raros en el manto identificados

El equipo analizó datos de estaciones de monitoreo sísmico de todo el mundo y tuvo en cuenta información como el grosor de la corteza. A partir de un grupo inicial de más de 46,000 terremotos, identificaron 459 terremotos continentales en el manto que han ocurrido desde 1990.

Los investigadores advierten que esta cifra probablemente subestima el número real. Ampliar las redes sísmicas, especialmente en regiones remotas como la Meseta Tibetana al norte de los Himalayas, probablemente revelaría más terremotos en el manto. Klemperer ha pasado gran parte de su carrera estudiando terremotos en esta área remota. Su trabajo anterior sobre inusuales terremotos profundos allí ayudó a inspirar a Wang a perseguir el tema.

Con un catálogo creciente de terremotos en el manto confirmados y una forma confiable de detectarlos, el equipo planea investigar qué desencadena estos raros eventos. Algunos pueden ocurrir como réplicas causadas por ondas sísmicas que viajan hacia afuera de los terremotos de la corteza. Otros podrían estar vinculados a la convección impulsada por calor dentro del manto a medida que recicla las losas subducidas de la corteza terrestre.

De cara al futuro, los investigadores esperan que el estudio continuo arroje nueva luz sobre el funcionamiento interno del planeta.

"Los terremotos continentales en el manto podrían ser parte de un ciclo de terremotos inherentemente interconectado, tanto desde la corteza como también desde el manto superior", dijo Wang. "Queremos entender cómo estas capas de nuestro mundo funcionan como un sistema completo".

Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias.