En un triunfo geológico, los científicos perforan una ventana en el manto de la Tierra

En una montaña submarina en medio del Océano Atlántico, los científicos perforaron casi una milla debajo del fondo del océano y extrajeron una recompensa científica sin precedentes: pedazos del manto rocoso de la Tierra.

El logro récord ha electrificado a los geocientíficos, que durante décadas han soñado con atravesar kilómetros de la corteza terrestre para tomar muestras del misterioso reino que constituye la mayor parte del planeta. La agitación del manto impulsada por el calor es lo que alimenta la tectónica de placas en la corteza, lo que da lugar a montañas, volcanes y terremotos.

La nueva expedición, realizada por un barco de perforación oceánica llamado Resolución JOIDES, técnicamente no perforó el manto, y el agujero no es el más profundo jamás perforado debajo del fondo del océano. En cambio, los investigadores navegaron hacia una "ventana tectónica" especial en el Atlántico Norte donde los taladros no tienen que hacer un túnel tan lejos para encontrar tierra útil. Aquí, las rocas del manto han sido empujadas cerca de la superficie a medida que el fondo del océano se separa lentamente en la cercana Dorsal del Atlántico Medio.

El 1 de mayo comenzaron a perforar el pozo, conocido como U1601C. Andrew McCaig, codirector científico de la expedición, esperaba hacer un "pinchazo" poco profundo porque el récord de perforación en la roca del manto, establecido en la década de 1990, era de apenas una décima de milla. Los investigadores esperaban recuperar suficientes muestras para ayudar a dilucidar cómo las reacciones químicas entre las rocas del manto y el agua podrían haber dado lugar a la vida en nuestro planeta. Pero la perforación oceánica puede ser una empresa incierta: los taladros se atascan o los núcleos largos de roca que se recuperan pueden ser solo muestras parciales.

Esta vez, sin embargo, el taladro arrojó tubo tras tubo de roca oscura, muchos de ellos sorprendentemente completos.

"Simplemente siguió yendo más y más profundo. Luego, todos en el grupo científico dijeron: 'Oye, esto es lo que queríamos desde el principio. Desde 1960, queríamos hacer un agujero tan profundo en el manto rocoso'", dijo McCaig, hablando desde la Resolución JOIDES minutos antes de que otro largo tramo de roca oscura fuera subido a bordo. Cuando el equipo dejó de perforar el 2 de junio, el equipo había tomado muestras de roca a una profundidad de hasta 4157 pies por debajo del lecho marino.

“Hemos logrado una ambición que ha estado alimentando a la comunidad científica durante muchas décadas”, dijo McCaig.

Los científicos en tierra han estado atentos a la expedición, anticipando un premio gordo de datos que abrirá una nueva ventana a las profundidades de la Tierra y alimentará años de investigación.

"Estamos en la luna emocionados por lo que tienen: una sección asombrosa de rocas", dijo Andrew Fisher, hidrogeólogo de la Universidad de California en Santa Cruz, quien asesora a un estudiante graduado que está a bordo del barco y tiene estado monitoreando su progreso de forma remota.

En 1909, un sismólogo croata llamado Andrija Mohorovičić descubrió un límite dentro de la Tierra.

Mohorovičić monitoreó cómo las ondas sísmicas generadas por un terremoto viajaron a través del suelo, de manera similar al uso de rayos X para sondear el interior del cuerpo humano. Más cerca de la superficie, las ondas sísmicas viajaban a una velocidad, pero más allá de cierta zona en todo el mundo, viajaban más rápido, lo que sugiere que las ondas se estaban moviendo a través de dos capas distintas de roca.

Esta discontinuidad, llamada Moho, ahora se reconoce como la línea entre la corteza terrestre y su manto. Su profundidad varía, pero el manto generalmente comienza a unas cinco millas debajo del fondo del océano y aproximadamente a 20 millas debajo de los continentes.

"Piense en la corteza de la forma en que tiene un hermoso pastel helado, pero lo que quiere es el pastel, no el glaseado", dijo Jessica Warren, profesora de ciencias de la Tierra en la Universidad de Delaware, quien también ha estado monitoreando el proyecto. progresar a distancia. "Si queremos entender la Tierra como un todo, hay una enorme cantidad de roca debajo de eso".

El núcleo interno de la Tierra parece estar desacelerando su giro

El manto no es un completo desconocido. Ocasionalmente, las erupciones volcánicas arrojan pedazos de peridotita verdosa, el tipo de roca que domina el manto superior, incrustada en la roca basáltica. Pero estas muestras, llamadas xenolitos del manto, tienen sus límites, porque a menudo son masticados y desgastados desde su viaje a la superficie. También hay ofiolitas, láminas de corteza oceánica teñidas con parte del manto superior que fueron levantadas y adheridas a la tierra. Pero ellos también han sido alterados por el viaje.

Lo que los científicos han ansiado durante mucho tiempo fue una muestra perforada de roca del manto. El Proyecto Mohole, una famosa expedición oceánica, se dispuso a perforar la corteza más delgada del fondo del océano para llegar al manto en 1961, pero fracasó.

Las partes del fondo del océano donde el manto está más cerca de la superficie parecían una oportunidad para tomar una muestra sin las dificultades técnicas de perforar kilómetros de corteza. Ahí es donde los científicos a bordo del JOIDES Resolution fijaron la mira para una de las últimas misiones del buque antes de su retiro programado para el año fiscal 2024.

El equipo partió de Ponta Delgada en las Islas Azores de Portugal en abril y se dirigió al Macizo Atlantis, una montaña submarina del tamaño del Monte Rainier. Su misión principal no era perforar el agujero más profundo hasta ahora en la roca del manto, sino tomar muestras de esas rocas en busca de pistas sobre cómo, en ausencia de vida en la Tierra infantil, se podrían haber formado pequeñas moléculas orgánicas cuando las rocas reaccionaron con el agua.

"Esta podría ser una forma de pasar de tener básicamente agua y roca", dijo Susan Lang, codirectora científica de la expedición y científica de la Institución Oceanográfica Woods Hole. "Eso produce hidrógeno, [y] ese hidrógeno es un combustible realmente grande para cosas como la formación de moléculas orgánicas más pequeñas, y que luego pueden combinarse con otras moléculas orgánicas y conducir a la vida temprana".

Los núcleos de roca extraídos del pozo U1601C están dominados por peridotita, el tipo de roca más común que se encuentra en el manto superior. Las muestras han sido alteradas por su exposición al agua de mar, y los científicos ya están comenzando a debatir cómo interpretar los hallazgos.

La mayor parte del manto está enterrado debajo de la corteza, no expuesto al océano como lo está en este sitio. Eso plantea la pregunta fundamental: ¿Qué tan cerca se asemejan las últimas muestras al resto del manto? ¿Las rocas representan verdaderamente el manto o son la corteza inferior?

Y para el caso, ¿es el límite entre el manto y la corteza un límite nítido, o más bien una transición gradual? Las muestras no son peridotita pura, y eso podría ser una prueba clave.

"Es un poco complicado, pero eso es quizás lo que es la corteza inferior", dijo Fisher, enumerando varios tipos de rocas que se han informado en los registros científicos diarios. "Esto es realmente inusual: más de un kilómetro de roca del manto superior y/o de la corteza inferior altamente alterada. Yo diría que es una mezcla".

Los científicos han estado tan ocupados procesando el enorme volumen de roca que han recuperado que han tenido pocas oportunidades de estudiar las muestras en detalle, o incluso de reflexionar sobre la magnitud del logro. Las brocas deben cambiarse cada 50 horas. El equipo a bordo trabaja en turnos de 12 horas, sin perder un minuto de tiempo.

En una mañana reciente, Lang se distrajo y se excusó de una entrevista cuando vio rociar agua de mar a través de una ventana.

"Vi esta etapa de agua de mar, que siempre es un punto muy dramático en el que separan esta única cosa y un montón de salpicaduras de agua de mar por todas partes", dijo Lang. "Por lo general, esa es mi advertencia de que un núcleo llegará a cubierta en los próximos cinco minutos".

Lo que los emociona a todos es la esperanza de que las muestras más profundas produzcan rocas aún "más frescas", menos alteradas por otros procesos y más cercanas a lo que realmente está hecho el manto.

"Cuanto más nos adentramos allí, más nos acercamos a cómo se ven esas rocas, más cerca de cómo se ve el manto", dijo Warren.