El origen de los terremotos más profundos de la Tierra

La causa de los terremotos más profundos de la Tierra ha sido un misterio para la ciencia durante más de un siglo, pero un equipo de científicos de Carnegie puede haber resuelto el caso.

Una nueva investigación publicada en AGU Advances proporciona evidencia de que los fluidos juegan un papel clave en los terremotos de enfoque profundo, que ocurren entre 300 y 700 kilómetros por debajo de la superficie del planeta.

La mayoría de los terremotos ocurren cerca de la superficie de la Tierra, hasta unos 70 kilómetros. Ocurren cuando el estrés se acumula en una fractura entre dos bloques de roca, lo que se conoce como falla, lo que hace que se deslicen repentinamente uno al lado del otro.

Sin embargo, en las profundidades de la Tierra, las intensas presiones crean demasiada fricción para permitir que ocurra este tipo de deslizamiento y las altas temperaturas mejoran la capacidad de las rocas para deformarse para adaptarse a las tensiones cambiantes. Aunque teóricamente inesperados, los científicos han podido identificar terremotos que se originan a más de 300 kilómetros por debajo de la superficie desde la década de 1920.

"El gran problema al que se han enfrentado los sismólogos es cómo es posible que tengamos estos terremotos de enfoque profundo", dijo Wagner en un comunicado. "Una vez que desciende unas decenas de kilómetros, se vuelve increíblemente difícil explicar cómo nos resbalamos en una falla cuando la fricción es increíblemente alta".

El trabajo en curso durante las últimas décadas nos ha demostrado que el agua juega un papel en los terremotos de profundidad intermedia, aquellos que ocurren entre 70 y 300 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra.

En estos casos, el agua se libera de los minerales, lo que debilita la roca alrededor de la falla y permite que los bloques de roca se deslicen. Sin embargo, los científicos no pensaron que este fenómeno pudiera explicar los terremotos de enfoque profundo, en gran parte porque se creía que el agua y otros compuestos que crean fluidos no podrían llegar lo suficientemente adentro del interior de la Tierra para proporcionar un efecto similar.

Este pensamiento cambió por primera vez cuando Shirey y Wagner compararon las profundidades de los diamantes raros de la Tierra profunda con los misteriosos terremotos de enfoque profundo. "Los diamantes se forman en los fluidos", explicó Shirey, "si hay diamantes, hay fluidos".

Los diamantes mismos indicaron la presencia de fluidos, sin embargo, también trajeron muestras de la Tierra profunda a la superficie para que los científicos las estudiaran. Cuando los diamantes se forman en el interior de la Tierra, a veces capturan trozos de mineral de la roca circundante. Estos minerales se llaman inclusiones y pueden hacer que sus joyas sean menos costosas, pero son invaluables para los científicos de la Tierra. Son una de las únicas formas en que los científicos pueden estudiar muestras directas del interior profundo de nuestro planeta.

Las inclusiones del diamante tenían la firma química distintiva de materiales similares que se encuentran en la corteza oceánica. Esto significa que el agua y otros materiales no se crearon de alguna manera en las profundidades del interior de la Tierra. En cambio, fueron arrastrados hacia abajo como parte de una placa oceánica que se hunde.

Wagner dijo: "La comunidad sismológica se había alejado de la idea de que podía haber agua a esa profundidad. Pero los petrólogos de diamantes como Steve nos mostraban muestras y decían 'No, no, no. Definitivamente hay agua aquí'. Así que nos reunimos para descubrir cómo llegó allí".

Para probar la idea, Wagner y van Keken construyeron modelos computacionales avanzados para simular las temperaturas de losas hundidas a profundidades mucho mayores de lo que se había intentado antes. Además del modelado, Walter examinó la estabilidad de los minerales que contienen agua para mostrar que bajo el intenso calor y las presiones del interior profundo de la Tierra, serían, de hecho, capaces de retener agua en ciertas condiciones. El equipo demostró que aunque las placas más cálidas no retuvieron el agua, los minerales en las placas oceánicas más frías podrían, en teoría, llevar agua a las profundidades que asociamos con los terremotos de enfoque profundo.

Para dar solidez al estudio, el equipo comparó las simulaciones con datos sismológicos de la vida real. Pudieron demostrar que las losas que teóricamente podrían llevar agua a estas profundidades también fueron las que experimentaron los terremotos profundos previamente inexplicables.

Este estudio es inusual en la aplicación de cuatro disciplinas diferentes (geoquímica, sismología, geodinámica y petrología) a la misma pregunta, todas las cuales apuntan a la misma conclusión: el agua y otros fluidos son un componente clave de los terremotos de enfoque profundo.