Ilustración gráfica del interior de la Tierra. Crédito: Michael Thorne, Universidad de Utah
Los geofísicos encuentran un vínculo entre las ondas sísmicas llamadas precursoras de PKP y anomalías en el manto terrestre.
Un nuevo estudio revela que las señales sísmicas precursoras de PKP, que han desconcertado a los científicos durante años, se originan en zonas de velocidad ultrabaja en las profundidades de América del Norte y el Pacífico occidental. Estos descubrimientos, realizados por investigadores de la Universidad de Utah, vinculan estas áreas con características geológicas importantes, como volcanes de puntos calientes, utilizando técnicas sísmicas avanzadas para rastrear sus orígenes hasta el límite entre el núcleo y el manto.
Precursores del PKP y misterios sísmicos
Desde su descubrimiento, las señales sísmicas conocidas como precursoras de PKP han planteado un desafío para los científicos. Las regiones del manto inferior de la Tierra dispersan las ondas sísmicas entrantes, que regresan a la superficie como ondas PKP a diferentes velocidades.
El origen de las señales precursoras, que llegan antes que las principales ondas sísmicas que atraviesan el núcleo de la Tierra, aún no está claro, pero una investigación realizada por geofísicos de la Universidad de Utah arroja nueva luz sobre esta misteriosa energía sísmica.
Los precursores de PKP parecen extenderse desde lugares muy por debajo de América del Norte y el Pacífico occidental y quizás estén asociados con «zonas de velocidad ultrabaja», capas delgadas del manto donde las ondas sísmicas se desaceleran considerablemente, según un estudio publicado el 10 de agosto en Progreso de la AGUla revista principal de la Unión Geofísica Estadounidense.
El profesor de geología Michael Thorne demuestra el funcionamiento de un viejo sismómetro de puerta batiente que alguna vez utilizaron los sismólogos de la Universidad de Utah. Crédito: Brian Maffly
Vinculación de los precursores del PKP con las características geológicas
“Estas son algunas de las características más extremas descubiertas en el planeta. Realmente no sabemos qué son”, dijo el autor principal Michael Thorne, profesor asociado de geología y geofísica de la Universidad. “Pero una cosa es segura: parecen terminar acumulándose bajo los volcanes de puntos calientes. Parecen ser el origen de plumas enteras del manto que dan origen a volcanes de puntos calientes. »
Estas columnas son responsables del vulcanismo observado en Yellowstone, las islas hawaianas, Samoa, Islandia y las islas Galápagos.
«Estos volcanes muy grandes parecen persistir durante cientos de millones de años aproximadamente en el mismo lugar», dijo Thorne. En trabajos anteriores, también descubrió una de las zonas de velocidad ultrabaja más grandes conocidas en el mundo.
«Está justo debajo de Samoa, y Samoa es uno de los volcanes más grandes», señaló Thorne.
Avances en el análisis de ondas sísmicas
Durante casi un siglo, los geocientíficos han utilizado ondas sísmicas para sondear el interior de la Tierra, lo que ha llevado a muchos descubrimientos que de otro modo no habrían sido posibles. Otros investigadores de la Universidad de Utah, por ejemplo, caracterizaron la estructura del núcleo interno sólido de la Tierra y siguieron su movimiento mediante el análisis de ondas sísmicas.
Cuando un terremoto sacude la superficie de la Tierra, las ondas sísmicas atraviesan el manto terrestre, la capa dinámica de rocas calientes de 2.900 kilómetros de espesor entre la corteza terrestre y el núcleo metálico. El equipo de Thorne está interesado en estas ondas que se «dispersan» al atravesar estructuras irregulares que provocan cambios en la composición de los materiales del manto. Algunas de estas ondas dispersas se convierten en precursoras del PKP.
Thorne trató de determinar exactamente dónde ocurre esta difusión, especialmente porque las ondas atraviesan el manto terrestre dos veces, es decir, antes y después de atravesar el núcleo líquido externo de la Tierra. Debido a este doble viaje a través del manto, era casi imposible distinguir si los precursores procedían del lado fuente o del receptor de la trayectoria del rayo.
Técnicas innovadoras de investigación en sismología.
El equipo de Thorne, que incluía al profesor asistente de investigación Surya Pachhai, diseñó una forma de modelar formas de onda para detectar efectos cruciales que antes pasaban desapercibidos.
Utilizando un método de red sísmica de última generación y nuevas observaciones teóricas de simulaciones de terremotos, los investigadores analizaron datos de 58 terremotos que ocurrieron alrededor de Nueva Guinea y se registraron en el norte de América del Sur después de atravesar el planeta.
“Puedo colocar receptores virtuales en cualquier lugar de la superficie de la Tierra y me dicen cómo debería verse el sismograma de un terremoto en ese lugar. Y podemos comparar eso con los registros reales que tenemos”, dijo Thorne. “Ahora podemos proyectar de dónde proviene esta energía. »
Su nuevo método les permitió localizar con precisión dónde se producía la difusión a lo largo del límite entre el núcleo exterior de metal líquido y el manto, conocido como límite núcleo-manto, situado a 2.900 kilómetros bajo la superficie de la Tierra.
Interacciones núcleo-manto y ULVZ.
Sus resultados indican que los precursores de PKP probablemente se originan en regiones que albergan zonas de velocidad ultrabaja. Thorne sospecha que estas capas, que tienen sólo entre 20 y 40 kilómetros de espesor, se forman donde placas tectónicas subducidas chocan con el límite entre el núcleo y el manto en la corteza oceánica.
“Ahora hemos descubierto que estas zonas de muy baja velocidad no existen sólo bajo puntos calientes. Se distribuyen a lo largo de todo el límite entre el núcleo y el manto debajo de América del Norte”, dijo Thorne. “Realmente parece que estas ULVZ se generan activamente. No sabemos cómo. Pero como los observamos cerca de la subducción, pensamos basaltos de dorsales oceánicas “Los gases de efecto invernadero se están derritiendo y así es como está sucediendo. Luego, la dinámica empuja estos gases a través de la Tierra y, eventualmente, se acumularán bajo puntos calientes. »
La dinámica empuja estas cosas por toda la Tierra y, eventualmente, se acumularán contra las fronteras de grandes provincias de baja velocidad, que son características continentales composicionalmente distintas bajo el Pacífico y África, según Thorne.
«Es posible que también se acumulen bajo puntos calientes, pero no se sabe si estas ULVZ se generan mediante el mismo proceso», dijo. Tendremos que esperar a que futuras investigaciones determinen las consecuencias de tal proceso.
Referencia: “Investigación de zonas de muy baja velocidad como fuentes de dispersión de PKP debajo de América del Norte y el Océano Pacífico occidental: vínculos potenciales con la corteza oceánica subducida” por Michael S. Thorne, Surya Pachhai, Mingming Li, Jamie Ward y Sebastian Rost, 10 de agosto , 2024, Progreso de la AGU. DOI: 10.1029/2024AV001265
Esta investigación, financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, se llevó a cabo en colaboración con geocientíficos de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Leeds en el Reino Unido.
Los picos de temperatura sobre la Antártida en julio representan el calentamiento más temprano de la estratosfera registrado, NASA muestran las observaciones.
Los científicos atmosféricos monitorean de cerca esta región de la atmósfera de la tierraque se extiende desde aproximadamente 6 a 50 kilómetros sobre la superficie terrestre, durante el invierno del hemisferio sur. Lorenzo Coy Y Pablo NewmanAmbos científicos atmosféricos de la NASA. Oficina Global de Modelado y Asimilación (GMAO)crear elaborado Modelos de asimilación y reanálisis de datos. de la atmósfera global y prestó especial atención a los eventos de calentamiento inusuales y «sorprendentes».
Generalmente la temperatura en la estratosfera media, a unos 30 km por encima TierraEn la superficie de la Antártida, la temperatura ronda los -80 grados centígrados, pero el 7 de julio saltó de -3 grados centígrados a -65 grados centígrados. Este pico estableció un nuevo récord para la temperatura más alta de julio detectada en la estratosfera sobre la Antártida.
«El evento de julio fue el calentamiento estratosférico más temprano jamás observado en los 44 años de registros CMMS», dijo Coy en un comunicado. declaración.
La temperatura duró dos semanas, antes de volver a bajar el 22 de julio. Hubo una breve pausa antes de otro aumento a 31°F (-1°C) el 5 de agosto.
En invierno, la estratosfera está dominada por vientos del oeste que rodean el Polo Sur a unos 300 km/h. Comúnmente llamado vórtice polar, el flujo alrededor de los polos es normalmente simétrico. Sin embargo, a veces el flujo se interrumpe y los vientos se debilitan, la forma del flujo cambia. A medida que el vórtice polar se extiende más, los vientos disminuyen, lo que provoca un calentamiento significativo de la estratosfera sobre la región antártica.
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Este mapa muestra la vorticidad potencial (una cantidad que describe la rotación de las masas de aire) en la estratosfera el 5 de agosto de 2024. Las áreas de alta vorticidad potencial aparecen en amarillo y tienen circulación en el sentido de las agujas del reloj; las áreas de bajo potencial de vorticidad aparecen de color púrpura y tienen circulación en sentido antihorario. El vórtice polar se alargó y debilitó, y el flujo de viento tomó la forma de un maní en lugar de su patrón circular habitual. Crédito: Wanmei Liang, utilizando datos de GEOS-FP, cortesía de Lawrence Coy y la Oficina de Asimilación y Modelado Global de NASA GSFC. Temperaturas del aire en la estratosfera media para el 5 de agosto de 2023 (izquierda) y el 5 de agosto de 2024 (derecha). El alargamiento del vórtice polar y el aumento de las temperaturas más cerca del polo son evidentes en el mapa de 2024. (Crédito de la imagen: Wanmei Liang, utilizando datos de GEOS-FP, cortesía de Lawrence Coy y la Oficina de Asimilación y Modelado Global de NASA GSFC)
El vórtice polar del hemisferio sur normalmente permanece menos activo que su homólogo ártico. «Los eventos de calentamiento repentino ocurren en la Antártida aproximadamente una vez cada cinco años, con mucha menos frecuencia que en el Ártico», dijo Coy. Esto probablemente se debe a que el hemisferio norte es más grande, lo que puede alterar el flujo del viento en la troposfera, la capa atmosférica inferior cercana al suelo, dijo. Los sistemas climáticos a gran escala que se desarrollan en la troposfera y avanzan hacia la estratosfera pueden afectar el vórtice polar.
El clima troposférico de julio sobre la Antártida también coincidió con julio de 1991 como el Se observa el quinto mes de julio más cálido. Sin embargo, el calentamiento repentino de la estratosfera no tiene necesariamente un vínculo obvio con el clima, señaló Newman.
«Las variaciones en las temperaturas de la superficie del mar y del hielo marino pueden alterar estos sistemas climáticos a gran escala en la troposfera que se propagan hacia arriba», dijo Newman en el comunicado. “Pero es muy difícil explicar por qué se desarrollan estos sistemas. »
Nota del editor: Este artículo se actualizó a las 12:05 p. m. EDT del 16 de septiembre para corregir algunas conversiones de temperatura entre Fahrenheit y Celsius.
Un equipo de científicos presentó un nuevo mapa de gravedad de Marzo en el Congreso Científico Europlanet 2024 El mapa muestra la presencia de estructuras densas y de gran escala debajo del océano desaparecido hace mucho tiempo de Marte y que los procesos del manto están afectando a Olympus Mons, el volcán más grande del sistema solar.
El nuevo mapa y los análisis incluyen datos de varias misiones, incluida la misión InSIGHT (Exploración interior mediante investigaciones sísmicas, geodesia y transporte de calor) de la NASA. También utilizan datos de pequeñas desviaciones de los satélites que orbitan alrededor de Marte.
El artículo «El campo gravitacional global de Marte revela un interior activo» se publicará en el próximo número de JGR: Planets. El autor principal es Bart Root de la Universidad Tecnológica de Delft. Algunos resultados van en contra de un concepto importante en geología.
Los geólogos trabajan con un concepto llamado isostasia de flexión. Describe cómo responde la rígida capa exterior de un planeta a cargas y descargas a gran escala. Esta capa se llama litosfera y está formada por la corteza y la parte superior del manto.
Esta imagen coloreada de la superficie de Marte fue tomada por la sonda Mars Reconnaissance Orbiter. La línea de tres volcanes corresponde a las montañas Tharsis, con Olympus Mons al noroeste. Valles Marineris está al este. (NASA/JPL-Caltech/Universidad Estatal de Arizona)
Cuando algo pesado ejerce presión sobre la litosfera, ésta responde hundiéndose. En la Tierra, Groenlandia es un buen ejemplo: la inmensa capa de hielo ejerce una presión hacia abajo sobre la superficie terrestre. A medida que sus casquetes polares se derritan debido al calentamiento global, Groenlandia crecerá.
Esta curvatura hacia abajo a menudo hace que las áreas circundantes se levanten, aunque el efecto es leve. Cuanto mayor es la carga, más pronunciada es la flexión hacia abajo, aunque también depende de la resistencia y elasticidad de la litosfera. La isostasia de flexión es una idea esencial para comprender el rebote de los glaciares, la formación de montañas y la formación de cuencas sedimentarias.
Los autores del nuevo estudio dicen que los científicos necesitan repensar cómo funciona la isostasia de flexión en Marte. Esto se debe al Olympus Mons, el volcán más grande del sistema solar, y a toda la región volcánica llamada Tharsis Rise, o Tharsis MontesTharsis Montes es una vasta región volcánica que alberga otros tres enormes volcanes en escudo: Arsia Mons, Pavonis Mons y Ascraeus Mons.
La isostasia de flexión indica que esta enorme región debería forzar la superficie del planeta hacia abajo. Pero es todo lo contrario. Tharsis Montes está mucho más alta que el resto de la superficie de Marte. El módulo de aterrizaje InSIGHT de la NASA también ha enseñado mucho a los científicos sobre la gravedad de Marte y juntos están obligando a los investigadores a reconsiderar cómo funciona todo en Marte.
«Esto significa que debemos repensar nuestra comprensión del soporte del gran volcán y sus alrededores», escriben los autores. “La señal gravitacional de su superficie corresponde bien a un modelo que considera al planeta como una capa delgada. »
La investigación muestra que procesos activos en el manto marciano están impulsando a Tharsis Montes hacia arriba. «Parece haber una gran masa (algo ligero) en lo profundo de la capa marciana, que podría surgir del manto», escriben los autores. “Esto muestra que Marte todavía podría estar experimentando movimientos activos internamente, creando nuevos volcanes en la superficie. »
Los investigadores descubrieron una masa subterránea de aproximadamente 1.750 kilómetros de diámetro y a una profundidad de 1.100 kilómetros. Sospechan que es una columna de manto que se eleva debajo de Tharsis Montes y es lo suficientemente fuerte como para contrarrestar la presión descendente ejercida por toda la masa.
«Esto sugiere que una columna de humo está fluyendo actualmente hacia la litosfera para generar vulcanismo activo en el futuro geológico», escriben los autores en su artículo.
Existe debate sobre el grado de actividad volcánica en Marte. Aunque no hay volcanes activos en el planeta, investigación muestra que la región de Tharsis resurgió en el pasado geológico cercano durante las últimas decenas de millones de años.
Si hay una columna de manto debajo de Tharsis Montes, ¿podría llegar a la superficie? Esto es puramente especulativo y se necesita más investigación para confirmar estos hallazgos.
Los investigadores también descubrieron otras anomalías gravitacionales. Descubrieron estructuras densas y misteriosas debajo de las llanuras polares del norte de Marte. Están enterrados bajo una gruesa capa de sedimentos lisos que probablemente fueron depositados en un antiguo fondo marino.
Las anomalías rondan los 300 a 400 kg/m3 más denso que su entorno. La Luna de la Tierra exhibe anomalías gravitacionales asociadas con cuencas de impacto gigantes. Los científicos creen que los impactadores que crearon las cuencas eran más densos que la lunay su masa pasó a formar parte de la Luna.
Las cuencas de impacto de Marte también presentan anomalías gravitacionales. Por otro lado, las anomalías en el hemisferio norte de Marte no muestran ningún rastro de él en la superficie.
“Estas densas estructuras podrían ser de origen volcánico o estar hechas de material compactado debido a impactos antiguos. Identificamos unas 20 estructuras de diferentes tamaños repartidas por el casquete polar norte, una de las cuales tiene la forma de un perro”, dijo el Dr. Root.
«Parece que no hay rastro de ellos en la superficie. Sin embargo, a través de datos de gravedad«Tenemos una visión fascinante de la historia antigua del hemisferio norte de Marte».
La única manera de comprender estas misteriosas estructuras y la gravedad de Marte en general es obtener más datos. Root y sus colegas proponen una misión que podría recopilar los datos necesarios.
La misión se llamará misión Martian Quantum Gravity (MaQuls). Se basaría en la misma tecnología que la utilizada en las misiones GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) y GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), que cartografiaron la gravedad de la Luna y la Tierra respectivamente. MaQuls estaría compuesto por dos satélites seguidos y unidos por un enlace óptico.
“Las observaciones con MaQuIs nos permitirían explorar mejor el subsuelo de Marte. Esto nos ayudaría a aprender más sobre estas misteriosas características ocultas y a estudiar la convección en curso del manto, así como a comprender los procesos dinámicos de la superficie, como los cambios atmosféricos estacionales y la detección de depósitos de agua subterráneos”, dijo la Dra. Lisa Wörner del DLR, quien presentó la misión MaQuIs en EPSC2024 esta semana.
Si bien a los meteorólogos les gusta llamar otoño a principios de septiembre, la caída astronómica comienza más tarde, en la línea de otoño. equinoccioEste año, cae el domingo 22 de septiembre a las 8:44 a. m. EDT (12:44 p. m. UTC), según el Servicio Meteorológico Nacional.
En este punto, el eje de la Tierra está inclinado hacia el Sol, lo que significa que hay casi la misma cantidad de luz solar y oscuridad en el globo.
Esta geometría celeste marca el cambio de estaciones: del verano al otoño en el hemisferio norte y del invierno a la primavera en el hemisferio sur. La palabra «equinoccio» es una palabra latina que significa «noche igual», uno de los dos días del año en los que la duración del día y la oscuridad son iguales en todas partes del planeta.
El equinoccio de otoño es una ocasión importante para marcar el viaje anual de la Tierra alrededor del Sol. Las horas de oscuridad aumentarán gradualmente al norte del ecuador hasta el solsticio del 21 de diciembre, y viceversa al sur del ecuador.
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Más horas nocturnas también significan más horas para observar las estrellas; algunos de ellos Las mejores lluvias de meteoritos del año están por llegary las siguientes tres lunas llenas, incluida la Luna de cosecha el 17 de septiembreHabrá superlunas, lo que las hará parecer más grandes y brillantes en el cielo. Si no tienes buen par de binoculares para observar las estrellas o un lindo telescopio de patio traseroAhora es el momento perfecto para invertir en un dispositivo de este tipo.
Una vista satelital de la Tierra en los solsticios (izquierda) y equinoccios (derecha). (Crédito de la imagen: NASA Goddard)
Los equinoccios y solsticios se producen cuando el eje de la Tierra está inclinado 23,5 grados, lo que significa que diferentes partes del planeta reciben más o menos luz solar a lo largo del año.
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Para aquellos que se encuentran en el ecuador, el sol del mediodía brillará directamente sobre sus cabezas durante el equinoccio. Para todos los demás, el equinoccio es un evento difícil de ver.
Una de las mejores formas de celebrar su paso este año es observar el amanecer y el atardecer, que tendrán lugar en el este y oeste respectivamente. Esto sólo ocurre en los equinoccios, cuando el sol cruza el ecuador celeste (la línea imaginaria entre los cielos de los hemisferios norte y sur), sin importar en qué parte del planeta te encuentres.
