La mayoría de los terremotos se originan en la corteza terrestre, a lo largo de fallas conocidas que se desplazan y rozan bajo nuestros pies. Sin embargo, científicos han descubierto ahora que algunos terremotos comienzan mucho más profundo, muy por debajo de la corteza, dentro del manto que se encuentra bajo los continentes.
Un nuevo estudio global ha producido el primer mapa mundial de estos raros “terremotos del manto”, mostrando que incluso la roca sólida en las profundidades de los continentes a veces puede fracturarse bajo estrés.
Este hallazgo desafía las suposiciones tradicionales de que la roca del manto se dobla y fluye principalmente en lugar de romperse. También abre una nueva ventana a la forma en que se acumula y se mueve el estrés a través del interior del planeta.
Mapeo de terremotos profundos del manto
El registro global recién compilado captura terremotos que se originan debajo de la corteza, dentro del manto superior bajo las masas continentales.
Utilizando estos registros, Shiqi (Axel) Wang, de la Stanford Doerr School of Sustainability, desarrolló un filtro global diseñado para identificar los terremotos que comienzan en el manto.
Comparaciones cuidadosas con los terremotos corticales cercanos ayudaron a Wang y al profesor de geofísica Simon Klemperer a evitar mezclar fuentes superficiales y profundas.
Estos hallazgos son sorprendentes porque, en las profundidades de la corteza, el aumento del calor y la presión generalmente hacen que la roca fluya en lugar de fracturarse.
Más allá de la transición frágil-dúctil –donde la roca deja de romperse y comienza a fluir– se espera que los terremotos sean raros. Sin embargo, el nuevo catálogo muestra que algunas rupturas sí ocurren en la parte superior de la capa del manto terrestre, una capa de aproximadamente 2.900 kilómetros de espesor.
Aunque el temblor resultante en la superficie suele ser pequeño, las profundidades inusuales de estos terremotos apuntan a tensiones ocultas dentro de los continentes que los mapas de fallas de rutina no pueden detectar.
Estas señales ofrecen nuevas pistas sobre cómo la corteza y el manto comparten y redistribuyen el estrés.
Terremotos profundos agrupados en todo el mundo
Los patrones en el mapa global no fueron aleatorios. Los terremotos continentales más profundos tendían a agruparse en lugar de distribuirse uniformemente. Bolsillos más pequeños también aparecieron debajo de regiones con fallas activas en varios continentes.
Debido a que no dominó un único entorno tectónico, la distribución desigual limita cualquier explicación sencilla de por qué la roca del manto se fractura bajo algunas masas terrestres y no bajo otras.
Comprender estos eventos también requiere examinar de cerca el límite conocido como discontinuidad de Mohorovičić, o Moho, donde la corteza da paso al manto y las velocidades de las ondas sísmicas cambian abruptamente.
La mayoría de los terremotos continentales comenzaron entre 10 y 30 kilómetros por debajo de la superficie, pero los sensores ocasionalmente detectaron rupturas hasta 80 kilómetros por debajo de ese límite.
Fuera de las regiones de fosas oceánicas, estas señales profundas alimentaron décadas de debate, ya que se esperaba desde hace mucho tiempo que la roca del manto a esas profundidades se deformara gradualmente en lugar de romperse repentinamente.
Seguimiento de las ondas de los terremotos del manto
Las estaciones sísmicas registran cada terremoto como una serie de vibraciones, y el equipo de investigación se centró en las ondas que viajan más lejos a través de la Tierra.
En lugar de depender únicamente de las estimaciones de la profundidad de inicio de un terremoto, compararon la fuerza de dos tipos diferentes de ondas. Esa comparación les permitió identificar los terremotos que probablemente comenzaron por debajo de la corteza, en el manto.
Para que los resultados fueran más confiables, los científicos compararon cada terremoto profundo sospechoso con terremotos superficiales cercanos. Este paso les ayudó a eliminar las distorsiones causadas por las rocas a través de las que pasaron las ondas.
“Nuestro enfoque es un cambio radical porque ahora realmente se puede identificar un terremoto del manto basándose únicamente en las formas de onda de los terremotos”, dijo Wang.
Filtrado de señales de terremotos profundos
Los sistemas globales de monitoreo de terremotos han registrado decenas de miles de terremotos en las últimas décadas, pero solo un pequeño número mostró signos claros de comenzar en las profundidades del manto.
Después de revisar aproximadamente 46.000 eventos, el equipo identificó 459 terremotos que probablemente comenzaron debajo de los continentes, con registros que datan de 1990.
Los investigadores creen que muchos más terremotos profundos aún pueden no detectarse porque algunas regiones, como el altiplano tibetano en el oeste de China, tienen menos estaciones sísmicas.
Agregar más sensores y mejorar los mapas de las capas subterráneas de roca podría ayudar a los científicos a detectar terremotos profundos adicionales.
Estas mejoras también podrían revelar si los mismos puntos críticos de terremotos profundos aparecen repetidamente con el tiempo.
¿Qué desencadena los terremotos profundos?
Mapear estos terremotos profundos respondió a dónde ocurren, pero dejó sin resolver la pregunta de qué los desencadena. En algunos casos, el momento coincidió con los terremotos corticales cercanos, lo que sugiere que el estrés puede pasar entre la corteza y el manto.
Otros eventos pueden estar relacionados con la convección del manto, la circulación lenta que mueve el calor y la roca, a medida que el planeta recicla las losas antiguas.
“Los terremotos continentales del manto podrían ser parte de un ciclo sísmico inherentemente interconectado, tanto de la corteza como del manto superior”, dijo Wang.
Lectura del interior profundo de la Tierra
Cada terremoto del manto envió ondas a través de una roca que rara vez se rompe, lo que dio a los científicos la oportunidad de probar qué tan rígidos permanecen los continentes en profundidad.
Debido a que esas rupturas ocurrieron por debajo del Moho, sus señales muestrearon el límite corteza-manto de una manera que los terremotos superficiales no pueden.
Los cambios en la fuerza de la onda sugirieron diferencias locales en la temperatura y la composición, incluidas las zonas del manto superior que alimentan el magma.
Mejores modelos de estas propiedades profundas podrían precisar las ideas sobre dónde se concentra el estrés antes de que comience un terremoto cortical dañino.
Dificultad para detectar terremotos del manto
Incluso con un catálogo más limpio, el equipo aún enfrenta un desafío fundamental: las fuentes de terremotos profundos a menudo se esconden detrás de señales sísmicas de aspecto similar.
Su prueba de relación de onda funciona mejor donde los terremotos corticales cercanos proporcionan una línea de base local confiable, lo que permite comparaciones justas.
En regiones remotas con escasa historia sísmica, los investigadores pueden necesitar matrices de monitoreo portátiles y períodos de observación más largos antes de identificar con confianza los eventos del manto.
A medida que el catálogo se amplíe, los científicos podrán probar si los terremotos profundos siguen rutinariamente a los grandes terremotos corticales o surgen de forma independiente.
Este registro en crecimiento también construirá una imagen global más clara de los terremotos que se originan en las profundidades de los continentes. Podría revelar con qué frecuencia los terremotos corticales y las fracturas profundas del manto comparten el mismo ciclo de estrés, y cuándo no.
El estudio se publica en la revista Science.
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