23 de septiembre de 2021

Sentry, un vehículo submarino autónomo, se utilizó para mapear bandas magnéticas en Pito Deep, una gran brecha en el Océano Pacífico que proporciona una sección transversal de muestras de la corteza oceánica inferior. Michael Cheadle y Barbara John, ambos profesores de geología y geofísica en la Universidad de Washington, contribuyeron a un artículo titulado «Las líneas magnéticas 3D requieren enfriamiento lento en la corteza oceánica inferior de rápida expansión» que se publicó el 23 de septiembre en Nature. (Fotos de Michael Cheadle)

Dos investigadores de la Universidad de Wyoming son parte del primer mapeo de líneas magnéticas, una de las bases de la tectónica de placas, dentro de la sección inferior de la corteza oceánica que se expande rápidamente.

En el proceso, el grupo probablemente haya resuelto una cuestión de debate científico de hace 30 años: ¿con qué rapidez se forma la corteza oceánica en rápida expansión?

«Esto no se ha hecho antes. Las barras magnéticas son un registro de cómo el campo magnético de la Tierra ha cambiado con el tiempo y, en particular, cómo el campo magnético de la Tierra cambia o se invierte cuando el polo norte magnético se convierte en el polo sur magnético y viceversa, dice Michael Cheadle, profesor de la Universidad de Washington. Departamento de Geología y Geofísica. «Esta designación en la tercera dimensión es emocionante en sí misma porque las bandas magnéticas, descubiertas por primera vez a principios de la década de 1960, proporcionaron algunas pruebas clave de la tectónica de placas, la teoría que explica cómo y por qué obtenemos cadenas montañosas, cuencas oceánicas, volcanes y terremotos. «

Cheadle es el tercer autor de un nuevo estudio destacado en un artículo titulado Las bandas magnéticas 3D requieren un enfriamiento lento en la corteza oceánica inferior que se extiende rápidamente Publicado hoy (23 de septiembre) en naturaleza temperamentalRevista científica internacional semanal.

Cheadle y Barbara John, profesora de geología y geofísica de la Universidad de Washington y cuarta autora del artículo, y Jeff Gee, profesor de ciencias de la Tierra en la Institución de Oceanografía Scripps en UC San Diego, diseñaron el experimento, así como la ejecución de muestras y recopilación de datos. Sarah Maher Ph.D. Estudiante de la Institución de Oceanografía Scripps, es el autor principal del artículo. Ella y Ji completaron el procesamiento y análisis de datos.

El manuscrito aborda la cuestión de la rapidez con la que la corteza oceánica, que representa el 40 por ciento de la corteza oceánica y, por lo tanto, el 25 por ciento de la superficie de la Tierra, se enfría y se forma utilizando nuevas aplicaciones de magnetización de la corteza. La forma de las barras magnéticas en la tercera dimensión muestra que la corteza oceánica se está enfriando muy lentamente.

Jason II, un submarino robótico operado a distancia conectado al barco por cable, se utilizó para recolectar muestras de rocas del fondo del mar. (Foto de Lucas Kavanagh, www.lucaskavanagh.com)

«Acabamos de establecer una gran limitación sobre cómo se forma una cuarta parte de la corteza terrestre», dice Cheadle sobre los hallazgos del estudio.

Cheadle, John y Gee fueron los tres investigadores principales en el crucero a Beto Deep en 2017. Ubicado cerca de la Isla de Pascua, Beto Deep es un gran cráter, uno de los pocos lugares en el Océano Pacífico que permite tomar muestras de una sección transversal de corteza oceánica. El Peto Deep tiene unos 3,5 kilómetros de profundidad, el doble de la profundidad del Gran Cañón.

La corteza oceánica se forma en las dorsales y formaciones oceánicas por congelación y cristalización del magma, que resulta del derretimiento del manto de la Tierra. El magma tiene una temperatura de 1.200 grados centígrados cuando escapa por primera vez del manto antes de que se enfríe y se convierta en roca. Cuando se enfría por debajo de los 580 grados Celsius, se magnetiza y mantiene un registro de la dirección del campo magnético de la Tierra en ese momento. Como resultado, registra las fluctuaciones periódicas o inversiones de la polaridad del campo magnético de la Tierra, cuando el polo norte magnético se convierte en el polo sur magnético, y viceversa. Estas inversiones de polaridad conducen a líneas normalmente magnéticas y antimagnéticas de la corteza oceánica.

«Se puede pensar en las cintas magnéticas como una grabadora de la historia del campo magnético de la Tierra», dice Cheadle. «El patrón de esta grabación muestra que la corteza oceánica en rápida expansión debe haberse enfriado muy lentamente».

Michael Cheadle, Barbara John y Jeff Gee, profesor de ciencias de la Tierra en el Instituto de Oceanografía Scripps, eran científicos de alto nivel a bordo del buque de investigación Atlantis, que exploró las profundidades de Peto en el Océano Pacífico a principios de 2017. La expedición exploró la corteza del fondo del océano, el límite polar magnético en un espacio debajo del agua y las formas de vida alrededor de los respiraderos hidrotermales. (Fotos de Michael Cheadle)

El equipo de investigación documentó una sub-banda magnética o un límite polar que se extiende 8 kilómetros desde el antiguo eje de propagación. Para hacer esto, el grupo utilizó Sentry, un sumergible independiente, para mapear la magnetización del fondo marino de las rocas jabroi en dos regiones de 8 a 10 km de longitud y mediciones directas de la polaridad magnética de más de 200 muestras orientadas recolectadas por Jason II, un sumergible operado a distancia. Gabro es el magma congelado que forma la cámara de magma debajo de los volcanes, de donde erupciona lava en el fondo del mar.

La corteza oceánica mantiene cambios en la polaridad e intensidad del campo magnético a medida que se enfría bloqueando o impidiendo la temperatura. Esto sucede instantáneamente, como en la sección de lava, que se enfría con la erupción; O más lentamente en la parte más profunda del gabro. La geometría del límite entre la roca normal e inversamente magnetizada en la sección transversal de la corteza refleja la historia anterior de enfriamiento de la corteza oceánica.

Cheadle dice que la investigación conduce a dos predicciones importantes y comprobables a partir de los hallazgos del estudio.

«Primero, sugerimos que nuestro modelo de enfriamiento corresponde a errores de desplazamiento de 100 a 200 m que ocurren a 8 a 10 km del eje, lo que permite una circulación hidrotermal profunda», dice Cheadle. “Si es cierto, esto significa que hay una gran circulación hidrotermal, relativamente inexplorada y potencialmente difusa que ocurre dentro de unos 10 km del eje en la cresta que se extiende rápidamente.

«En segundo lugar, nuestros resultados implican que sólo se producirán terremotos poco profundos dentro de los 8 a 10 kilómetros del eje de propagación», continúa. «Nuestros resultados tienen amplias implicaciones en múltiples áreas de las ciencias de la Tierra, incluida la formación de la corteza, el flujo de fluidos dentro de los océanos, la geoquímica y la sismología».

La investigación fue financiada por subvenciones de la National Science Foundation garantizadas por Cheadle, John y J.