Las colisiones a 'cámara lenta' de las placas tectónicas debajo del océano arrastran aproximadamente tres veces más agua hacia el interior de la Tierra de lo que se había estimado previamente.
Un estudio sísmico único en su tipo de la Fosa de las Marianas, el abismo más profundo de los océanos, ha deparado implicaciones importantes para el ciclo global del agua, según investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis.
"La gente sabía que las zonas de subducción podrían drenar el agua, pero no sabían cuánta agua", dijo Chen Cai, autor principal del estudio, publicado en Nature.
"Esta investigación muestra que las zonas de subducción mueven mucha más agua hacia el interior profundo de la Tierra, muchos kilómetros por debajo de la superficie, de lo que se pensaba anteriormente", dijo Candace Major, director de programas de la División de Ciencias Oceánicas de la National Science Foundation, que también participó en el estudio. "Los resultados resaltan el importante papel de las zonas de subducción en el ciclo del agua de la Tierra".
Los investigadores escucharon durante más de un año los rumores de la Tierra, desde el ruido ambiental hasta los terremotos reales, utilizando una red de 19 sismógrafos de fondo oceánico desplegados en la Fosa de Marianas, junto con siete sismógrafos basados en islas.
"Las estimaciones anteriores varían ampliamente según la cantidad de agua que se subduce a más de 90 kilómetros", dijo Doug Wiens, geocientífico de la Universidad de Washington y coautor del artículo. "La principal fuente de incertidumbre en estos cálculos fue el contenido inicial de agua del manto superior de subducción".
La Fosa de las Marianas es donde la placa del Océano Pacífico occidental se desliza debajo de la Placa de las Marianas y se hunde profundamente en el manto de la Tierra a medida que las placas convergen lentamente.
Las nuevas observaciones sísmicas muestran una imagen más detallada de la placa del Pacífico doblada en la zanja, resolviendo su estructura 3D y rastreando las velocidades relativas de los tipos de roca que tienen diferentes capacidades para retener el agua.
La roca puede atrapar y retener el agua de varias maneras. El agua del océano sobre la placa tectónica desciende hacia la corteza terrestre y el manto superior a lo largo de las líneas de falla que unen el área donde las placas chocan y se doblan. Entonces queda atrapada.
Las placas tectónicas debajo del océano arrastran aproximadamente tres veces más agua hacia el interior de la Tierra de lo que se había estimado previamente
Bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, las reacciones químicas transforman el agua en una forma no líquida (minerales hidratados (rocas húmedas)) que bloquean el agua en la placa. Luego, la placa continúa arrastrándose cada vez más profundamente en el manto de la Tierra, transportando el agua con ella.
Estudios previos en zonas de subducción como la Fosa de las Marianas han observado que la placa de subducción podría contener agua. Pero no determinaron cuánta agua contenía o lo profunda que estaba.
Las imágenes sísmicas obtenidas por Cai y Wiens muestran que el área de roca hidratada en la Fosa de las Marianas se extiende casi 30 kilómetros por debajo del lecho marino, mucho más profunda de lo que se pensaba anteriormente. La cantidad de agua en este bloque de roca hidratada es considerable, dijeron los científicos.
Solo para la región de la Fosa de las Marianas, hay cuatro veces más agua subducida que lo calculado previamente. Estos resultados pueden extrapolarse para predecir las condiciones en otras fosas oceánicas de todo el mundo.
"Si otras losas de subducción frías contienen capas gruesas de manto hidratado de manera similar, entonces las estimaciones del flujo global de agua hacia el manto a profundidades mayores a 90 kilómetros deben incrementarse en un factor de aproximadamente tres", dijo Wiens.
Para el agua en la tierra, lo que baja debe subir. Toda el agua que entra en la Tierra en las zonas de subducción debe volver a subir, no acumularse continuamente dentro del planeta.
Los científicos creen que la mayor parte del agua atrapada regresa a la atmósfera como vapor de agua cuando los volcanes entran en erupción. Pero con las estimaciones revisadas de agua del nuevo estudio, la cantidad de agua que ingresa parece exceder en gran medida la cantidad de agua que sale.
"Las estimaciones del agua que regresa a través del arco volcánico probablemente sean muy inciertas", dijo Wiens, quien espera que este estudio aliente a otros investigadores a reconsiderar sus modelos de cómo se mueve el agua.
"¿La cantidad de agua varía sustancialmente de una zona de subducción a otra, según el tipo de falla donde se dobla la placa?", se pregunta Wiens. "Se ha sugerido eso en Alaska y en América Central. Pero nadie ha visto estructuras más profundas como las que pudimos hacer en la Fosa de las Marianas".
