Una colaboración internacional de científicos ha detectado un fenómeno en las profundidades del planeta que podría aumentar la frecuencia de terremotos y erupciones volcánicas a nivel global. Se trata de un cambio de fase en los minerales que se encuentran a cientos de kilómetros bajo nuestros pies, en el manto inferior de la Tierra.
Esta transición de fase es muy diferente a la que podemos observar de forma cotidiana, por ejemplo, entre el estado sólido, líquido o gaseoso.
El nuevo fenómeno reportado ocurre a nivel cuántico, es decir, a nivel de las partículas elementales de la materia, en este caso los electrones.
Los minerales del interior de la Tierra, como cualquier otro material, están hechos de átomos, los cuales tienen una determinada cantidad de electrones. Estas partículas elementales tienen propiedades como masa, carga eléctrica y espín (el giro propio del electrón que podría compararse a un movimiento de rotación).
En esa última característica está la clave del nuevo hallazgo.
El equipo liderado por Renata Wentz Kovitch, profesora de Ciencia de Materiales e Ingeniería de la Universidad de Columbia, sospechaba que la presión extrema en el manto inferior (660 a 2900 km de profundidad) podría alterar el espín de los electrones de los minerales, por lo que estos sufrirían cambios en su estructura cristalina.
Para averiguar qué estaba sucediendo, los científicos examinaron el viaje de las ondas sísmicas y observaron que cambiaban su velocidad cuando pasaban por un sector del manto inferior. Al analizar estos datos, comprobaron que se debía a que la ferro periclasa, el mineral más abundante de esta capa de la Tierra, había sufrido una alteración en su estructura interna.
Al descartar una serie de posibilidades, el equipo identificó que la única causa de esos cambios en el mineral es el cambio de fase en sus electrones: su espín pasó de un estado ‘alto’ a uno ‘bajo’.
Consecuencias en la superficie
De acuerdo con el estudio publicado este mes en Nature Communications, se espera que este cambio de fase altere diversas propiedades de la ferro periclasa, como su densidad, viscosidad, elasticidad y conductividad térmica.
El manto transporta calor hacia las capas superiores de la Tierra mediante un proceso llamado convección, lo cual provoca el movimiento de las placas tectónicas. Por ende, estas variaciones en los minerales repercuten en la superficie terrestre, según los investigadores.
“Las simulaciones geodinámicas han demostrado que el cambio de espín potencia la convección en el manto de la Tierra y el movimiento de las placas tectónicas. Por eso pensamos que este fenómeno cuántico también aumenta la frecuencia de eventos tectónicos como terremotos y erupciones volcánicas”, señala Wentz Kovitch en un comunicado.
La experta en materiales planetarios planea estudiar otras zonas del manto inferior a través de las ondas sísmicas para averiguar qué otros fenómenos pueden estar moldeando las profundidades de la Tierra.
