L´estudi intens de l´interior de la Terra ha estat un tema fascinant per a científics i geòlegs durant dècades. Sabem que els volcans al nostre planeta s'originen per la força del magma que sorgeix des del mantell fins a la superfície, però la veritable incògnita és com exactament es formen i per què apareixen a certs llocs.
El primer mapa 3D de l'interior de la Terra
Recentment, els científics han aconseguit una fita: per primera vegada, s'ha creat un mapa tridimensional detallat de l'interior de la Terra utilitzant l'anàlisi de les ones sísmiques generades pels terratrèmols. Això ha obert una finestra cap a un món ocult sota els nostres peus, mostrant-nos com flueix el magma a través del mantell, la capa de material semisòlid entre l'escorça i el nucli de la Terra.
Les dades sismàtiques han permès modelar el mantell terrestre d'una manera mai abans vista, mostrant que les rutes del magma no són lineals. En lloc de pujar de manera directa des de les profunditats fins a la superfície, el magma segueix trajectòries complexes al voltant de zones de roca densa i altres obstacles geològics. Això explica perquè els volcans sovint sorgeixen en llocs aparentment aleatoris.
El mapa tridimensional revela amb precisió el flux de magma a partir de la discontinuïtat de Gutenberg. Aquest límit, situat entre el nucli extern i el mantell inferior, juga un paper crucial a l'ascens del magma que alimenta els volcans de la superfície.
Les columnes volcàniques i el trajecte del magma
En lloc de pensar en l'ascens del magma com a línia recta, el nou mapa mostra que les columnes volcàniques prenen trajectòries molt més complexes. Aquestes columnes estan formades per acumulacions de magma que s'agrupen a bosses gegants de roca calenta dins del mantell.
Anàlisis recents han demostrat que el magma en aquestes columnes és molt més calent, aconseguint temperatures fins a 400°C superiors a les de la roca circumdant. Aquesta diferència de temperatura provoca la constant cerca de rutes cap a la superfície. Les trajectòries del magma es ramifiquen, cosa que s'assembla al sistema d'arrels d'un arbre, abans que el magma aconsegueixi obrir-se pas fins als volcans que observem a l'escorça terrestre.
Tot i això, encara persisteixen alguns misteris. El mapa no ha aconseguit vincular totes les plomes de magma amb volcans específics. Un cas destacat és el del volcà de Yellowstone, on el model 3D actual encara no ha pogut identificar una connexió clara entre la font del magma i lactivitat volcànica observada.
El rol dels terratrèmols a la creació de mapes de l'interior terrestre
Els terratrèmols, malgrat el seu devastador impacte a la superfície, actuar com a eines extremadament útils per als geòlegs. Quan es produeix un sisme, les ones sísmiques propaguen informació vital sobre l'estructura interna de la Terra.
Usant sistemes de tomografia sísmica, que operen de manera similar a les tomografies computaritzades usades als hospitals, els científics han pogut mapejar l'interior de la Terra amb una resolució sense precedents. El projecte QUEST, recolzat per la Unió Europea, és un dels projectes clau en aquesta àrea, utilitzant sismògrafs ubicats estratègicament a tot el món per registrar aquestes ones i crear una imatge clara del mantell terrestre.
Durant terratrèmols de gran magnitud, com el terratrèmol de Xile el 2010 o el del Japó el 2011, es van generar suficients ones sísmiques per proporcionar una riquesa de dades que va permetre als científics afinar els seus models tridimensionals. Aquests models no mostren només l'estructura de la Terra, sinó que també ajuden a detectar dipòsits de magma, zones de subducció i plaques tectòniques.
Les ones sismogràfiques sintètiques exerceixen un paper crucial en la simulació i ajustament continu d'aquests mapes. Aquestes ones es generen a partir de models matemàtics que reflecteixen el moviment sísmic real, i permeten als investigadors comparar els resultats amb els esdeveniments sísmics coneguts per refinar l'exactitud del mapa.
Capes de la Terra: un model d'alta actualització
L'avenç en la tecnologia de supercomputació, juntament amb models sísmics més precisos, ha permès als científics mapejar les capes internes de la Terra amb una precisió sense precedents. La Terra es compon de diverses capes: la escorça, el mantell, el nucli extern i nucli intern.
La escorça terrestre és on vivim, és la capa més prima del planeta amb un gruix que oscil·la entre els 5 i els 70 quilòmetres. Sota l'escorça, el mantell s?estén fins a uns 2.900 quilòmetres de profunditat. Sota el mantell, el nucli extern està compost de ferro fos i envolta el nucli intern, que és una esfera sòlida de ferro pur.
És gràcies a les ones sísmiques que es poden estudiar amb precisió aquestes capes i entendre que el magma que dóna lloc als volcans té l'origen en el mantell, a la part més propera al nucli extern. Aquest magma puja lentament cap a l'escorça, acumulant-se en cambres subterrànies abans d'erupcionar a la superfície.
Avenços de la supercomputació en la investigació geològica
Des de fa pocs anys, l'ús de supercomputadores ha revolucionat la manera com entenem l'interior de la Terra. Equips poderosos com el superordinador Titan, de la Universitat de Princeton, han estat fonamentals per refinar els models globals de les ones sísmiques.
El treball liderat per Jeroen Tromp i el seu equip ha estat pioner en l'ús de simulacions sísmiques en 3D, que no només mapegen plaques tectòniques i punts calents, sinó que també proporcionen informació detallada sobre la fluïdesa del mantell. L'equip ha desenvolupat tècniques innovadores com les inversions anisotròpiques, que permeten capturar millor les diferents orientacions i el flux del magma dins del mantell.
Aquests avenços no només tenen implicacions per a la comprensió científica, sinó que també podrien ajudar a predir erupcions volcàniques i terratrèmols amb més precisió, salvant vides en el procés.
El desenvolupament daquests models tridimensionals continua. Amb cada terratrèmol registrat i cada millora en la tecnologia computacional, els científics s'acosten a comprendre més detalls sobre la dinàmica de l'interior de la Terra i els processos que provoquen desastres naturals a la superfície.