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Ciencias y Nuevas Tecnologías

THEIA: Estudian una serie de ‘misteriosas estructuras’ cerca del centro de la Tierra

Grandes masas rocosas ‘diferentes’ al resto del manto terrestre llevan décadas intrigando a los científicos.

Una serie de extrañas formaciones subterráneas, muy por debajo de la corteza terrestre y cerca del núcleo de nuestro planeta, han despertado la curiosidad de numerosos geólogos en todo el mundo. Ahora, un equipo de investigadores de las universidades Nacional de Australia, Utah, Arizona y Calgary las ha estudiado a fondo con ondas sísmicas. Los resultados de su investigación se publican en ‘ Nature Geoscience ‘.

Ahí abajo, a miles de km de profundidad bajo la superficie del planeta, existen lugares en los que la velocidad de las ondas sísmicas se reduce drásticamente. Conocidas como ‘zonas de ultra baja velocidad‘ (ULVZ), se trata de enigmáticas masas de roca más densa que el resto. Masas que pueden llegar a tener cientos de km de largo y decenas de km de grosor.

Y se sabe muy poco sobre su composición y su origen. ¿Forman parte de nuestro planeta desde el principio o se trata de fragmentos de mundos alienígenas que chocaron contra el nuestro?

La nueva investigación ha conseguido arrojar algo de luz al misterio y demostrar que estas grandes zonas están hechas de un material diferente por completo al de su entorno, y que se han mantenido prácticamente sin cambios durante miles de millones de años, lo que sugiere que podría tratarse de restos enterrados de la Tierra primitiva, fragmentos que proceden directamente del proceso de formación de nuestro planeta.

«Durante mucho tiempo -explica Hrvoje Tkalčić, de la Universidad Nacional Australiana (ANU) y coautor del estudio-, nadie sabía con certeza de qué estaban compuestos estos misteriosos ULVZ. Ahora, hemos desarrollado la imagen más clara hasta el momento. Utilizando los avances en sismología y geofísica matemática realizados en ANU, hemos demostrado que las ULVZ están formadas por capas. Durante miles de millones de años de formación y remodelación de la Tierra, estas zonas han sido agitadas cerca del núcleo terrestre, pero en gran parte permanecieron intactas. Es como un huevo en un pastel, que no se mezcla con el resto de los ingredientes y permanece como un todo, con su yema y su clara, a pesar de la mezcla constante a su alrededor».

Ingeniería inversa

El equipo, dirigido por el geofísico Surya Pachhai, de la Universidad de Utah, se centró en las ULVZ localizadas bajo el Mar del Coral, entre Australia y Nueva Zelanda. Los terremotos son comunes en esa región, y con frecuencia envían ondas sísmicas a través del límite entre el núcleo y el manto, donde se encuentran las estructuras, lo que la convierte en un lugar ideal para estudiarlas.

Sin embargo, en lugar de medir directamente las ondas sísmicas a través de casi 3000 kilómetros de corteza y manto, el equipo de investigadores utilizó, esta vez, un enfoque de ingeniería inversa.

«Creamos un modelo de la Tierra con reducciones de velocidad de onda ultrabajas y luego ejecutamos una simulación por computadora que nos dijera cómo se verían las formas de onda sísmica si la Tierra fuera así en realidad -explica Pachhai-. Nuestro siguiente paso fue comparar esas predicciones con las grabaciones reales de que disponemos».

A lo largo de cientos de miles de ejecuciones de la simulación, el método finalmente produjo un modelo matemáticamente robusto del interior del planeta, en el que se mostraba que los ULVZ están probablemente formados por capas. Lo cual nos da pistas sobre cómo se formó y evolucionó la Tierra.

Un lugar caliente y violento

En su infancia, la Tierra era un mundo cálido y violento. El propio Sistema Solar aún se estaba formando, con rocas y planetoides que chocaban constantemente entre sí a medida que orbitaban alrededor del Sol. Más tarde, hace unos 4.000 millones de años, un objeto del tamaño de Marte, que los científicos conocen como Teia, se estrelló contra la Tierra, arrojando escombros al espacio que terminaron formando la Luna. El tremendo impacto también convirtió una buena parte de la superficie terrestre en magma, elevando mucho la temperatura. «Como resultado -asegura Pachhai-, se formó una gran masa de material fundido, conocido como océano de magma».

Un revoltijo de rocas, gases y cristales quedó suspendido en medio de este magma. Y a medida que se enfrió, los materiales más densos se fueron hundiendo hasta lo más profundo del manto de la Tierra. El tiempo fue pasando, los siglos se convirtieron en milenios y después en eones. El manto se agitó y obligó a estos fragmentos más densos a formar pequeños parches, formando zonas de velocidad ultra baja.

Inesperada diversidad

Pero el hallazgo más sorprendente, según Pachhai, es que las ULVZ son más diversas de lo que se pensaba hasta ahora. «De hecho -explica-, las ULVZ no son homogéneas, sino que contienen fuertes variaciones estructurales y de composición dentro de ellas. Descubrimos que estos tipos de ULVZ pueden explicarse por las heterogeneidades químicas creadas al comienzo de la historia de la Tierra y que aún hoy, después de 4.500 millones de años de convección del manto, no están bien mezcladas».

Según el estudio, también podrían existir otros tipos de ULVZ, por ejemplo como resultado del derretimiento de la corteza oceánica, hundiéndose nuevamente en el manto. Pero eso será materia de nuevas investigaciones.

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LP 890-9c, planeta potencialmente habitable

En órbita a LP 890-9, una estrella enana roja también conocida como TOI-4306 o SPECULOOS-2 y situada a unos 100 años-luz de la Tierra, se ha corroborado la existencia de un planeta y descubierto otro más. El recién descubierto se halla dentro de la zona habitable alrededor de su estrella, la franja orbital en la cual el calor recibido de la estrella, al no resultar insuficiente ni excesivo, permite la existencia de agua líquida en la superficie de un planeta de tipo terrestre.

La investigación que ha culminado con estos hallazgos es obra del equipo internacional de Laetitia Delrez, de la Universidad de Lieja en Bélgica.

El primer planeta, LP 890-9b (o TOI-4306b), el más cercano a su estrella, fue inicialmente identificado por el telescopio espacial TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA. Este planeta, que es un 30 por ciento más grande que la Tierra, completa una órbita alrededor de la estrella en solo 2,7 días. Dado que está demasiado cerca de su estrella (a unos 2,8 millones de kilómetros), su temperatura es demasiado elevada para que resulte factible la vida en él.

El segundo planeta, LP 890-9c (o SPECULOOS-2c), es aproximadamente un 40 por ciento más grande que la Tierra. Por tamaño, es similar a LP 890-9b, pero tiene un período orbital más largo, de unos 8,5 días. Está a una distancia adecuada de su estrella (a casi 6 millones de kilómetros) para que el calor recibido de ella sea el adecuado para permitir la existencia de agua líquida en su superficie. El flujo estelar incidente en LP 890-9c es de aproximadamente un 91 por ciento del incidente en la Tierra. En teoría, sería un planeta un poco más frío que el nuestro, pero, dependiendo de la composición química de la atmósfera, podría experimentar un efecto invernadero que retuviera calor e hiciera de él un mundo más caliente que la Tierra.

El revelador estudio sobre los planetas de LP 890-9 se titula “Two temperate super-Earths transiting a nearby late-type M dwarf”. Y se ha publicado en la revista académica Astronomy and Astrophysics.

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Los mundos más ricos en agua que la Tierra pueden ser más comunes de lo creído

El agua es un ingrediente esencial para la vida en la Tierra, y el ciclo del agua contribuye a mantener el clima de nuestro planeta estable y benévolo. Así, en la búsqueda de vida en nuestra galaxia los planetas con agua líquida en la superficie figuran entre los candidatos idóneos. Un nuevo estudio sugiere que muchos de los planetas conocidos como supertierras o minineptunos pueden albergar grandes cantidades de agua, con composiciones de hasta un 50% de roca y un 50% de agua. (En comparación, la Tierra está compuesta por solo un 0,02% de agua). Pero el agua de esos mundos se encuentra posiblemente bajo la corteza, en lugar de fluir por la superficie en forma de océanos o ríos.

Gracias a los avances en los instrumentos de observación, el hallazgo de planetas en otros sistemas solares aumenta a pasos de gigante. Y un mayor número de planetas bien caracterizados permite identificar patrones demográficos, igual que observar la población de una ciudad entera puede revelar tendencias difíciles de detectar a nivel individual.

En el estudio recién publicado se analizan todos los planetas detectados en estrellas enanas rojas (de clase espectral M), un tipo de estrellas menos masivas que el Sol y las más abundantes en nuestra galaxia, la Vía Láctea. “Fue una sorpresa descubrir evidencias de tantos mundos acuáticos que orbitan el tipo de estrella más común en la galaxia”, apunta Rafael Luque, coautor del estudio e investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) en España y de la Universidad de Chicago en Estados Unidos. “Tiene enormes consecuencias para la búsqueda de planetas habitables”.

Los hallazgos de planetas en torno a enanas M son numerosos, pero se trata de hallazgos indirectos, realizados gracias al estudio de los efectos de los planetas sobre sus estrellas: bien analizando la disminución de brillo que se produce cuando el planeta pasa por delante de su estrella, o estudiando el pequeño tirón gravitatorio que el planeta ejerce sobre ella al girar a su alrededor.

“Cada una de las dos formas diferentes de descubrir planetas te aporta una información complementaria. Al captar la disminución de brillo producida cuando un planeta cruza frente a su estrella podemos determinar el diámetro del planeta, y al medir la diminuta atracción gravitacional que un planeta ejerce sobre una estrella podemos calcular su masa”, apunta Enric Pallé, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias y de la Universidad de La Laguna, en España, y coautor del trabajo.

Combinando el diámetro y la masa puede medirse la composición del planeta, y determinar si se trata, por ejemplo, de un planeta gigante gaseoso como Júpiter o de un planeta pequeño, denso y rocoso como la Tierra. Al estudiar una población de cuarenta y tres planetas, emergió una imagen sorprendente: la baja densidad de un gran porcentaje de los planetas sugiere que estos planetas son probablemente mitad roca y mitad agua.

Aunque la primera idea que puede surgir al contemplar esas proporciones apunte a grandes océanos, estos planetas se encuentran tan cerca de sus soles que si existiera agua en la superficie se hallaría en una fase gaseosa supercrítica, lo que aumentaría su radio. “Pero eso no es lo que vemos en las muestras, lo que sugiere que el agua no está en forma de océano superficial», explica Rafael Luque, que realizó gran parte del estudio durante su tesis en el Instituto de Astrofísica de Canarias.

El hallazgo contradice la idea generalizada de que estos mundos son o bien secos y rocosos o bien tienen una extensa y tenue atmósfera de hidrógeno, helio, o ambos. Por el contrario, estos mundos se dividen claramente en dos familias: rocosos o acuáticos. Este escenario refuerza una de las teorías de formación planetaria más aceptadas, que sugiere que los mundos rocosos se forman en las partes internas de sus sistemas solares, mientras que los mundos acuáticos se forman en las regiones más externas y después migran hacia el interior con el tiempo.

Aunque los indicios resultan convincentes, el siguiente paso consiste en obtener una prueba irrefutable de que estos planetas son mundos acuáticos, lo que se espera conseguir con el telescopio espacial James Webb (JWST), recientemente lanzado al espacio por la NASA y sucesor del telescopio espacial Hubble.

El nuevo estudio se titula “Density, not radius, separates rocky and water-rich small planets orbiting M dwarf stars”. Y se ha publicado en la revista académica Science.

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El origen del primer reptil planeador

Desde que en 1907 se descubrieron los primeros restos fósiles del Coelurosauravus elivensis, el primer reptil planeador del mundo, se ha venido produciendo un intenso debate sobre cómo vivía realmente este animal durante el Período Pérmico Tardío (hace entre 260 millones de años y 252 millones) y cómo encajaban unas con otras las partes de su cuerpo.

Después de más de un siglo, por fin hay suficientes fósiles para crear una reconstrucción casi perfecta del esqueleto de esta inusual criatura con aspecto de dragón, y unos científicos han realizado esta labor, descubriendo por qué la evolución llevó a la aparición de este reptil.

El estudio lo ha llevado a cabo el equipo internacional de Valentin Buffa, de Museo Nacional de Historia Natural en París, Francia.

Buffa y sus colegas han descubierto que fue un cambio en la cubierta forestal lo que empujó al desarrollo de la capacidad de volar en este animal, aunque dicha capacidad estuvo limitada a planear.

Los reptiles de los que deriva el Coelurosauravus elivensis se desplazaban de un árbol a otro como parte de su vida cotidiana. La cubierta forestal, o más concretamente el dosel arbóreo, o sea el “tejado” formado por las copas de los árboles, era lo bastante tupido como para transitar de un árbol a otro andando o dando pequeños saltos. Cuando se produjo un cambio en la cobertura forestal que condujo a un mayor espaciamiento entre árboles, pasar de uno a otro se volvió cada vez más difícil, y la necesidad de dar saltos cada vez más largos, manteniendo al mismo tiempo un buen control de la dirección en el trayecto aéreo, acabo promoviendo en estos animales adaptaciones anatómicas que les ayudaban a transitar entre árboles mediante un vuelo por planeo. Este era el modo más eficaz de desplazarse entre árboles y fue el promovido por la evolución.

El estudio se titula “The postcranial skeleton of the gliding reptile Coelurosauravus elivensis Piveteau, 1926 (Diapsida, Weigeltisauridae) from the late Permian Of Madagascar”. Y se ha publicado en la revista académica Journal of Vertebrate Paleontology.

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