Búhos escuchando, terremotos y GSN

Desacople temporal de sonido en lechuzas
Fuente: Gary Ritchison

El cerebro de un búho es capaz de realizar una serie de complejos y rapidísimos cálculos que, partiendo del sonido emitido por un ratón, determinar su posición sin ayuda de la vista. Lo hace procesando las diferencias entre las señales sonoras que le llegan a un oído y a otro. Especialmente cuál llego antes y cual llegó después. También calcula, gracias a las variaciones de intensidad, si el ratón se está alejando, acercando o quieto. Y, balanceando la cabeza, cambia de ángulo varias ocasiones para verificar que ha interpretado bien la señal recibida.

¿Te extraña? Tú también eres capaz de hacerlo. Para comprobarlos sólo tienes que girar la cabeza mientras escuchas algo. Notarás que sabes de dónde viene. Tu cerebro hace lo mismo que el del búho. Pruébalo si no lo crees. ¡Hombre! El suyo es mejor, lo logra con precisión milimétrica (le va la comida en ello).

Y la sismología es aún mejor.

Las ondas sísmicas se comportan como el sonido, sólo que usan la piedra, y no el aire, para viajar. Hacen vibrar todo el planeta igual que el ratón royendo un fruto seco hace vibrar todo el aire. Y, por supuesto, se puede medir qué camino siguieron  las ondas símicas hasta llegar al sismógrafo de una estación de observación. Y a qué velocidad. Y con más o menos intensidad, en función de la distancia al seísmo. Igual que un ratón lejano se oye menos.

Sismograma
Fuente: Patricio Barros

En realidad, no a una estación, sino a muchas de ellas. Existe una red distribuida por todo el planeta, llamada GSN.

Y gracias a las diferencias de velocidad que se detectan entre sus llegadas a una o a otra estación, podemos saber cómo es el interior terrestre, qué materiales tiene y a qué profundidades.

Bueno, en realidad no es así. En realidad lo que podemos saber es cómo no es. Qué materiales son incompatibles con esas velocidades. Y descartando unos, y descartando otros, nos podemos ir haciendo un panorama del interior de la Tierra. Para lo que se necesita no un terremoto, sino muchos de ellos.

El interior de la Tierra es un lugar en el que no hemos estado. Y probablemente nunca iremos. Pero mezclando muchas informaciones de muchas fuentes (datos sísmicos principalmente, pero también de temperatura, magnetismo, densidad, flujo de calor, estudio de meteoritos, características orbitales y planetarias, rocas procedentes del interior, gases emitidos por volcanes…), juntando todo eso, te decía, vamos averiguando cada día más de cómo no es la Tierra.

Lo cual nos aproxima mucho más a cómo sí podría ser.

Perovskita y postperovskita (y más)

Perovskita es un nombre raro. Y Postperovskita más. Je! Si repites el nombre suficientes veces y suficientemente rápido, hasta tiene gracia. Postperovskita, postperovskita, postperovskita, postperovskita… ¡Casi suena a palomitas de maíz…! :)

Pero es importante saber que existen. Es importante conocer algo del mineral más abundante de este planeta. Tan abundante que si le cambiáramos el nombre, o si viniera un extraterrestre, no se le llamaría Tierra. Se le llamaría planeta Perovskita.

Manto
Fuente: GeoScienceWorld

Resulta que el manto, la capa de la Tierra que más volumen tiene, está hecho, todo él, de los mismos materiales. Mucho oxígeno (O), mucho silicio (Si), mucho magnesio (Mg). Algo de hierro (Fe), algo de alumino (Al), algo de calcio (Ca). Pero, a pesar de estar hecho todo él de lo mismo, tiene cinco capas. ¿Y eso? Es como si echara a una olla los ingredientes de una receta de cocina, bien mezclados, y tras un tiempo al fuego, sin tocar nada, resultara una empanada de cinco pisos…

Cosas de la densidad. El interior de la Tierra sufre unas presiones enormes por todo el peso que tiene encima (y debajo, que debajo también aprieta). Más dentro, más presión soporta. Tanto que el manto, en su parte inferior, en la que contacta con el núcleo, equivale a estar bajo 1.300.000 atmósferas (redondeando) como la terrestre. O, lo que es lo mismo (también redondeando), lo que notarías si estuvieras sumergido en el mar a 1.300 kilómetros de profundidad (cosa que no es posible en la Tierra porque, aquí, los océanos tienen una profundidad máxima de, redondeando, una decena de kilómetros…).

O sea. Una barbaridad de presión.

Eso hace que los átomos que forman los minerales se vayan apretando cada vez más conforme más profundos se sitúan en el manto. Más densos, vamos. Más átomos en el mismo espacio. Y de ahí las cinco capas. Porque llegan momentos, puntos críticos (cambios de fase, se llaman técnicamente), en los que los enlaces entre los átomos no soportan más tanta fuerza y se colocan de otro modo. Más… más cómodo, digamos. Adaptado a la nueva situación, a la nueva presión. Y eso pasa varias veces en el manto conforme aumenta la profundidad y, por tanto, la presión.

Olivino Espinela
Olivino Espinela

La primera capa del manto, justo bajo la corteza, es de olivino, un mineral que puedes encontrar en la superficie formando parte de rocas magmáticas. A unos 410 kilómetros hay un cambio. Los enlaces de los átomo del olivino no aguantan y se organizan de otro modo. Más o menos los mismos tipos de átomos, sí, pero dispuestos de otra manera. Y se llaman espinela. En realidad, hay dos capas aquí, porque entre olivino y espinela hay una zona de transición, pero mejor no te complico las cosas… Sólo te lo digo por si luego haces cuentas y no te salen. O sea, que llevamos tres capas y faltan dos más.

Perovskita
Perovskita

Al llegar a los 660 kilómetros de profundidad, la presión ha subido tanto que vuelta a reorganizarse. Y hemos llegado a la perovskita. Que está mucho más empaquetada que la espinela, más densa, más átomos en el mismo espacio… Y que abarca desde los 660 km hasta los 2600. Nada menos que casi dos mil kilómetros de perovskita en el interior de la Tierra… Te dejo a ti saber cuánto volumen es eso, qué porcentaje del total. Te recuerdo que la fórmula es V = 4/3 p r3. Y que para conocer el volumen de una parte de una esfera tendrás que calcular varios volúmenes (el de la esfera  total, el de la esfera interior) y restarlos entre ellos. Yo te dejo estas pistas y ya me contarás qué resultado te da… ;)

Postperovskita
Postperovskita

Pero no hemos acabado. Antes se creía que sí, pero desde el trabajo de Kei Hirose y su equipo se sabe que hay más. ¿Qué viene después de la perovskita? ¡Pues la postperovskita! Más compactada. A pesar de que se pensaba que no, que no era posible. La postperovskita compone los últimos 200 km del manto, antes de llegar al núcleo. Lo que se conoce como capa D”.

¿Consecuencias de todo esto? Pues que la tectónica de placas profunda, la que sucede en el manto, la que le pasa a una placa después de que subduzca, cómo se mueve, hasta dónde llega, está gobernada, por completo, por esos cambios de fase. Y es que la placa que subduce se va encontrando zonas de cada vez más densidad, a la vez que ella misma cambia. Ese juego de densidad externa, del manto que la rodea, y densidad propia, rige lo que le pasará tras abandonar la superficie. Hasta qué profundidad llegará, cuándo se fundirá en el seno de manto, si ese material bajará más o menos antes de volver a subir… Y es que sin entender esos cambios mineralógicos es imposible comprender bien la razón de la tectónica de placas. Que ya te cuento otro día. Aquí, sólo decirte que la postperovskita permite entender por qué la tectónica de placas es como es. Sin ella, todo había sido muuuuuucho más lento en este planeta. Con montañas menos altas, menos continentes… Pero eso ya te lo cuento otro día.

Límite Manto - Núcleo
Influencia de la postperskovita en el límite manto-núcleo (fuente: L. Vocadlo)

Y fíjate que no he dicho astenosfera ni una sola vez… ;)