Una tomografía computarizada de la Tierra revela la vinculación de las plumas del manto profundo con puntos calientes volcánicos.
En Estados Unidos, sismólogos de la Universidad de California, Berkeley, han efectuado un análisis en tres dimensiones del interior de la Tierra que conexiona plumas de roca caliente que ascienden a través del manto, con zonas de acceso a la superficie terrestre que generan cadenas de islas volcánicas como Samoa, Islandia o Hawai.
A través de las imágenes obtenidas con una TC (tomografía computarizada) del interior de la Tierra del ‘National Energy Research Scientific Computing Center’ (NERSC, por sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de Estados Unidos en el Laboratorio Nacional Lawrence de Berkeley, los expertos mapearon las plumas del manto mediante el análisis de las trayectorias de las ondas sísmicas que rebotan en el interior de la Tierra después de 273 fuertes terremotos que han tenido lugar durante los últimos 20 años.
Anteriormente se habían intentado fotografiar las plumas del manto, localizando núcleos de roca caliente que ascendían en las áreas donde se proyectaban las plumas, pero no se consiguió determinar claramente si estaban conectadas a zonas de acceso volcánicos en la superficie o a las raíces de las plumas en el límite entre el núcleo y el manto, a 2.900 kilómetros bajo la superficie.
El nuevo mapa del manto, de alta resolución, revela estas conexiones en muchas áreas de la Tierra, manifestando además que, por debajo de unos 1.000 kilómetros, las plumas tienen entre 600 y 1.000 kilómetros de diámetro, es decir, que son hasta cinco veces más anchas que lo que los geofísicos habían creído según estudios anteriores. Las plumas son probablemente al menos 400 grados centígrados más calientes que la roca que está a su alrededor.
«Nadie ha visto antes estos duros objetos columnares que son contiguos durante todo el camino desde la parte inferior del manto a la parte superior del manto», especifica el investigador Scott Frenche, científico computacional en NERSC. Barbara Romanowicz, profesora de Ciencias de la Tierra,,Planetaria de la Universidad de Berkeley, compañera de Frenche y coautora del estudio considera que las conexiones entre las plumas del manto inferior y los puntos calientes volcánicos no son directas porque la parte superior de las columnas se extiende similar al delta de un río según se van fundiendo con la roca del manto superior menos viscosa.
«Estas columnas se separan claramente en el manto inferior y van todo el camino hasta cerca de 1.000 kilómetros por debajo de la superficie, pero luego empiezan a diluirse en la parte superior del manto, y serpentean y se desvían», explica la científica Romanowicz «Así, mientras que la parte superior de las columnas se asocia con puntos calientes volcánicos, no son siempre están verticalmente debajo de ellos», continúa.
La nueva imagen obtenida mediante TC revela igualmente que las bases de estas plumas están fijadas en el límite entre el manto y la tierra en dos grandes amasijos de roca caliente, cada uno de unos 5.000 kilómetros de diámetro, que son, con toda probabilidad, más densos que la roca que las rodea. Romanowicz considera que esas dos anclas, que están opuestas directamente una frente a otra debajo de África y del Océano Pacífico, han estado en las mismas áreas desde hace 250 millones de años.
La Tierra está formada por capas, asemejándose a una cebolla. En la capa exterior se encuentran los océanos y los continentes. Bajo la corteza se encuentra un grueso manto de roca caliente, aunque sólida, de 2.900 kilómetros de espesor. Después del manto se localiza el núcleo externo, formado por hierro en estado líquido y níquel, que rodea un núcleo interno de hierro sólido en el centro de la Tierra. Este núcleo calienta la roca del manto y, al estar caliente, ésta sube y cae, como el agua hirviendo a fuego lento en una cazuela, aunque esta convección se lleva a cabo de forma mas lenta. Los sismólogos consideraron hace tres décadas que las columnas fijas de roca caliente en el manto a veces perforan la corteza, creando así los volcanes y formando cadenas de islas como las Galápagos, Cabo Verde o las Canarias al moverse la corteza terrestre.
Hasta ahora la teoría de la pluma y el punto de acceso había sido circunstancial y algunos sismólogos habían argumentado en cambio que los puntos calientes son piscinas muy poco profundas de cámaras magmáticas que se alimentan de roca caliente bajo los volcanes.
Romanovicz, había trabajado anteriormente con French en un modelo tomográfico de los 800 kilómetros superiores del manto, mostrando las regiones frías y calientes periódicas de rocas subyacentes a puntos calientes volcánicos. El nuevo estudio, publicado en la revista ‘Nature’, completa la imagen anterior hasta el límite entre el núcleo y el manto.
Romanovicz apunta que si sólo una temperatura más elevada fuera responsable de la subida de las plumas, tendrían sólo entre 100 y 200 kilómetros de ancho, ensanchándose sólo al acercarse a la superficie. El hecho de que parecen ser cinco veces mayor en el manto inferior parece indicar que también difieren químicamente de la roca más fría que se encuentra a su alrededor.
Esta teoría apoya modelos en los que el material en la pluma es una mezcla de roca normal del manto y roca primordial de la roca densa que ancla la pluma en el límite entre el núcleo y el manto. De hecho, se sabe que la lava que sale de los puntos calientes volcánicos es diferente tanto químicamente como isotópicamente de la lava de otros volcanes, como los que están en erupción en las zonas de subducción donde la corteza terrestre se sumerge en el manto superior.
El examen, que se realizó con un superordenador, no detectó plumas en todos los puntos calientes volcánicos, como por ejemplo en el Parque Nacional de Yellowstone, en EE.UU. Las plumas que los alimentan pueden ser demasiado delgadas para ser detectadas, debido a los límites computacionales de la técnica de modelado global, concluye Scott French.
