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Geofísica
Método Basado en la Mecánica Cuántica Para
Averiguar la Composición del Manto Inferior de la Tierra
23 de Junio
de 2010.
 Un
equipo de científicos ha usado la mecánica cuántica para averiguar que
el mineral más común en la Tierra es relativamente escaso a gran
profundidad dentro del planeta.
Usando varias supercomputadoras, un equipo de físicos dirigido desde la
Universidad Estatal de Ohio ha sido capaz de simular el comportamiento
de la sílice en su forma a temperatura y presión altas, una variedad que
es muy difícil de estudiar directamente en el laboratorio. El
descubrimiento al que se ha llegado gracias a esas simulaciones aporta
una visión del manto inferior terrestre muy diferente a la que se tenía
por válida hasta ahora. Además, también podría ser de utilidad para
algunos sectores industriales.
La sílice constituye dos tercios de la corteza terrestre, y la usamos
para crear productos que van desde vidrio y cerámica, hasta chips de
ordenador y cables de fibra óptica.
La sílice toma formas muy diferentes a distintas temperaturas y
presiones. Algunas de estas variedades no son nada fáciles de estudiar.
Durante las últimas décadas, diversos experimentos sismológicos y de
alta presión en laboratorios han revelado mucha información sobre la
composición y la estructura generales de la Tierra. Por ejemplo, esos
trabajos desvelaron en su día que la estructura interior del planeta
tiene tres capas principales: la corteza, el manto y el núcleo. Las dos
capas más externas (el manto y la corteza) están compuestas
principalmente por silicatos, minerales que contienen silicio y oxígeno.
Pero todavía no se conocen en detalle la composición y la estructura de
las partes más profundas del manto. Estos detalles son importantes para
el modelado geodinámico, el cual algún día podría predecir procesos
geológicos complejos como terremotos y erupciones volcánicas.
Incluso el papel que desempeña el silicato más simple (la sílice) en el
manto de la Tierra no se conoce bien.
A medida que la presión se incrementa con la profundidad, las moléculas
de sílice se aglomeran más, y los átomos de silicio comienzan a entrar
en contacto con átomos de oxígeno de las moléculas vecinas. Se producen
varias transiciones estructurales, con formas de baja presión rodeadas
por cuatro átomos de oxígeno, y formas de alta presión rodeadas por seis
átomos de oxígeno. Con más presión aún, la estructura se colapsa, dando
lugar a una forma muy densa del mineral.
Ésta es la forma de sílice que cabría esperar hallar en la parte
inferior del manto, justo encima del núcleo del planeta.
Cuando los científicos intentan interpretar las señales sísmicas a esa
profundidad, no tienen un modo directo de saber con qué forma de sílice
están tratando. De modo que deben simular el comportamiento de formas
diferentes de sílice en el ordenador, y comparar entonces los resultados
con los datos sismológicos.
Kevin Driver, John Wilkins y sus colaboradores usaron un método de
mecánica cuántica para diseñar algoritmos de ordenador capaces de
simular las estructuras de sílice. Cuando ejecutaron las simulaciones,
descubrieron que el comportamiento de la forma densa de sílice no
coincidía con ninguna señal sísmica global detectada en el manto
inferior.
Este resultado inesperado indica que el manto inferior está
relativamente carente de sílice, excepto quizás en áreas muy localizadas
con subducción de placas oceánicas.
Información adicional en:
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