Si los océanos de la Tierra estuvieran completamente drenados, revelaría una cadena masiva de volcanes submarinos que rodean el planeta. Este extenso sistema oceánico es producto de la inversión de materiales en el interior de la Tierra, donde las temperaturas de ebullición y las rocas superiores pueden derretirse a través de la corteza, dividiendo el fondo marino y remodelando la superficie del planeta durante cientos de millones de años.

Los geólogos del MIT ahora han analizado miles de muestras de materiales explosivos Ocean Hills Su historia química se rastrea para estimar la temperatura desde el subsuelo.

Su análisis muestra que la temperatura de las dorsales oceánicas subyacentes de la Tierra es relativamente constante, alrededor de 1.350 grados Celsius, aproximadamente la misma que la temperatura de una llama azul en el rango de gas. Sin embargo, hay “puntos calientes” a lo largo de las crestas que pueden alcanzar los 1.600 grados centígrados, que es tan caliente como la lava.

Resultados del equipo, que aparecen hoy en تظهر Revista de investigación geofísica: Tierra sólida, proporciona un mapa de la temperatura del interior de la Tierra alrededor de los bordes del océano. Con este mapa, los científicos pueden comprender mejor los procesos de fusión que dan lugar a los volcanes submarinos y cómo estos procesos pueden impulsar el ritmo de la tectónica de placas a lo largo del tiempo.

“La convección y la tectónica de placas han sido procesos importantes en la configuración de la historia de la Tierra”, dice la autora principal Stephanie Brown-Keren, investigadora postdoctoral en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT. “Conocer la temperatura a lo largo de todo este continuo es fundamental para entender el planeta como un motor térmico, y cómo la Tierra podría ser diferente de otros planetas y capaz de sustentar la vida”.

Los coautores incluyen Crane Zachary Molitor, un estudiante de posgrado en EAPS, y Timothy Grove, profesor de geología R.R. Schrock en el MIT.

historia química

La temperatura interna de la Tierra ha jugado un papel importante en la configuración de la superficie del planeta durante cientos de millones de años. Pero no hay forma de leer directamente esta temperatura de decenas a cientos de kilómetros por debajo de la superficie. Los científicos han utilizado medios indirectos para inferir la temperatura del manto superior, la capa de la Tierra justo debajo de la corteza. Pero las estimaciones hasta ahora no son concluyentes y los científicos difieren en cuanto a las diferentes temperaturas debajo de la superficie.

Para su nuevo estudio, Kerin y sus colegas desarrollaron un nuevo algoritmo, llamado ReversePetrogen, que fue diseñado para rastrear la historia química de una roca en el tiempo, para determinar su composición original de los elementos y para determinar la temperatura a la que las rocas se derritieron inicialmente debajo de la superficie.

El algoritmo se basa en años de experimentos realizados en el Laboratorio de Grove para reproducir y caracterizar los procesos de fusión del subsuelo. En el laboratorio, los investigadores calentaron rocas de diversas composiciones, alcanzando diferentes temperaturas y presiones, para monitorear su evolución química. A partir de estos experimentos, el equipo pudo derivar ecuaciones y, finalmente, el nuevo algoritmo, para predecir las relaciones entre la temperatura, la presión y la composición química de las rocas.

Keren y sus colegas aplicaron su nuevo algoritmo a las rocas recolectadas a lo largo de las dorsales oceánicas de la Tierra, un sistema de volcanes submarinos que se extiende por más de 70.000 kilómetros de longitud. Los bordes del océano son áreas donde las placas tectónicas se separan por la erupción del material del manto de la Tierra, un proceso impulsado por las temperaturas centrales.

“Puede modelar efectivamente la temperatura de todo el interior de la Tierra, basándose en parte en la temperatura en estos afloramientos”, dice Keren. “La pregunta es, ¿qué datos nos dicen realmente sobre el cambio de temperatura en el manto a lo largo de todo el continuo?”

mapa del manto

Los datos que analizó el equipo incluyeron más de 13,500 muestras recolectadas a lo largo del sistema de cordilleras oceánicas durante varias décadas, a través de múltiples expediciones de investigación. Cada muestra en el conjunto de datos consiste en vidrio marino volcánico: lava que entró en erupción en el océano y fue enfriada instantáneamente por el agua circundante a una forma original y preservada.

Los científicos determinaron previamente las composiciones químicas de cada vaso en el conjunto de datos. Keren y sus colegas analizaron las composiciones químicas de cada muestra a través de su algoritmo para determinar la temperatura a la que cada vidrio se derritió originalmente en el manto.

De esta manera, el equipo pudo crear un mapa de temperatura del manto de longitud completa. Oceano Sistema de crestas. A partir de este mapa, observan que gran parte del manto es relativamente homogéneo, con una temperatura promedio de alrededor de 1.350 grados Celsius. Sin embargo, hay “puntos calientes” o regiones a lo largo de las crestas, donde las temperaturas en el manto parecen ser más altas, alrededor de los 1.600 grados Celsius.

“La gente piensa que los puntos calientes son áreas en capa Donde hace más calor, donde el material podría derretirse más, es probable que suba más rápido, y no sabemos exactamente por qué, qué tan caliente se pone o el papel de la formación en los puntos calientes “, dice Keren. Algunos de estos hotspots están en colinas, y ahora podemos entender qué está usando la varianza global de hotspot con esta nueva tecnología. Eso nos dice algo fundamental sobre la temperatura de la Tierra ahora, y ahora podemos pensar en cómo está cambiando con el tiempo “.

Keren agrega: “Comprender estas dinámicas nos ayudará a determinar mejor cómo crecen y evolucionan los continentes de la Tierra, y cuándo comenzaron la subducción y la tectónica de placas, ambas críticas para la vida compleja”.

Esta historia se vuelve a publicar con permiso de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias de investigación, innovación y enseñanza del MIT.