En las profundidades de la Tierra yacen dos manchas del tamaño de los continentes. Una está bajo África, la otra bajo el Océano Pacífico.

Las manchas tienen sus raíces a 2.900 km por debajo de la superficie, casi a medio camino del centro de la Tierra. Se cree que son el lugar donde nacen las columnas ascendentes de roca caliente llamadas «plumas del manto profundo» que llegan a la superficie de la Tierra.

Cuando estos penachos llegan a la superficie, se producen gigantescas erupciones volcánicas, como las que contribuyeron a la extinción de los dinosaurios hace 65,5 millones de años. Las manchas también pueden controlar la erupción de un tipo de roca llamada kimberlita, que trae diamantes desde profundidades de 120 a 150 km (y en algunos casos hasta unos 800 km) a la superficie de la Tierra.

Los científicos saben que las manchas existen desde hace mucho tiempo, pero la forma en que se han comportado a lo largo de la historia de la Tierra ha sido una cuestión abierta. En una nueva investigación, hemos modelado mil millones de años de historia geológica y hemos descubierto las manchas se juntan y se rompen como los continentes y los supercontinentes.

Las manchas de la Tierra según las imágenes de los datos sísmicos. La mancha africana está en la parte superior y la mancha del Pacífico en la inferior. Crédito de la imagen: Ömer Bodur

Un modelo de evolución de las manchas terrestres

Las manchas se encuentran en el manto, la gruesa capa de roca caliente situada entre la corteza terrestre y su núcleo. El manto es sólido, pero fluye lentamente durante largos periodos de tiempo. Sabemos que las manchas están ahí porque ralentizan las ondas provocadas por los terremotos, lo que sugiere que las manchas están más calientes que su entorno.

Los científicos están de acuerdo en que las manchas están relacionadas con el movimiento de las placas tectónicas en la superficie de la Tierra. Sin embargo, la forma en que las manchas han cambiado a lo largo de la historia de la Tierra les ha desconcertado.

Una escuela de pensamiento ha sido que las manchas actuales han actuado como anclas, bloqueadas en su lugar durante cientos de millones de años mientras otras rocas se mueven a su alrededor. Sin embargo, sabemos que las placas tectónicas y las plumas del manto se mueven con el tiempo, y las investigaciones sugieren la forma de las manchas está cambiando .

Nuestra nueva investigación muestra que las manchas de la Tierra han cambiado de forma y ubicación mucho más de lo que se pensaba. De hecho, a lo largo de la historia se han ensamblado y roto de la misma manera que los continentes y supercontinentes en la superficie de la Tierra.

Hemos utilizado el sistema australiano de Infraestructura computacional nacional para realizar simulaciones informáticas avanzadas de cómo ha fluido el manto terrestre a lo largo de mil millones de años.

Estos modelos se basan en reconstrucción de los movimientos de las placas tectónicas . When plates push into one another, the ocean floor is pushed down between them in a process known as subduction. The cold rock from the ocean floor sinks deeper and deeper into the mantle, and once it reaches a depth of about 2,000km it pushes the hot blobs aside.

Descubrimos que, al igual que los continentes, los blobs pueden reunirse -formando «superblobs», como en la configuración actual- y romperse con el tiempo.

Un aspecto clave de nuestros modelos es que, aunque las manchas cambian de posición y forma a lo largo del tiempo, siguen ajustándose al patrón de las erupciones volcánicas y de kimberlita registradas en la superficie de la Tierra. Este patrón era antes un argumento clave para que las manchas fueran «anclas» inmóviles.

Sorprendentemente, nuestros modelos revelan que la mancha africana se reunió hace tan sólo 60 millones de años, lo que contrasta con las sugerencias anteriores de que la mancha podría haber existido aproximadamente en su forma actual durante casi diez veces más tiempo .

Preguntas pendientes sobre los Blobs

¿Cómo se originaron las manchas? ¿De qué están hechas exactamente? Todavía no lo sabemos.

Las manchas pueden ser más densas que el manto circundante, por lo que podrían consistir en material separado del resto del manto a principios de la historia de la Tierra . Esto podría explicar por qué la composición mineral de la Tierra es diferente de la esperada en los modelos basados en la composición de los meteoritos.

Otra posibilidad es que la densidad de las manchas se explique por la acumulación de material oceánico denso procedente de losas de roca empujadas hacia abajo por el movimiento de las placas tectónicas.

Independientemente de este debate, nuestro trabajo muestra que es más probable que las losas que se hunden transporten fragmentos de continentes a la mancha africana que a la mancha del Pacífico. Curiosamente, este resultado es coherente con trabajos recientes que sugieren que la fuente de las plumas de manto que se elevan desde la mancha africana contiene material continental, mientras que las plumas que se elevan desde la mancha del Pacífico no.

Rastrear los bloques para encontrar minerales y diamantes

Aunque nuestro trabajo aborda cuestiones fundamentales sobre la evolución de nuestro planeta, también tiene aplicaciones prácticas.

Nuestros modelos proporcionan un marco para localizar con mayor precisión los minerales asociados al afloramiento del manto. Esto incluye los diamantes llevados a la superficie por las kimberlitas que parecen estar asociadas a las manchas.

Los depósitos magmáticos de sulfuro, que son la principal reserva mundial de níquel, también están asociados a las plumas del manto. Al ayudar a localizar minerales como el níquel (un ingrediente esencial de las baterías de iones de litio y otras tecnologías de energía renovable) nuestros modelos pueden contribuir a la transición hacia una economía de bajas emisiones.La conversación

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Image Credit: Earth’s interior 80 million years ago with hot structures in yellow to red (darker is shallower) and cold structures in blue (darker is deeper). Ömer Bodur/Naturaleza