El 12 de abril pasado un equipo de geólogos, microbiólogos y otros científicos se embarcaron en la nave JOIDES Resolution, el buque insignia del Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos (IODP), en una misión que se dirigió hacia el Macizo de Atlantis, una montaña submarina de cuatro mil 267 metros en el fondo del Océano Atlántico, con el objetivo de extraer muestras del manto terrestre.
La elección del Macizo de Atlantis no fue arbitraria: es uno de los puntos de la corteza terrestre más cercanos al manto.
Ahí los científicos lograron perforar algo más de dos kilómetros recolectando rocas del manto a temperaturas superiores a los 204 grados Celsius, registrando un hito histórico al ser la primera vez que los humanos excavan a través de la corteza terrestre hasta llegar a esa capa geológica.
Los investigadores informaron que lograron recolectar un núcleo de roca de más de un kilómetro de largo que consiste principalmente en peridotita, una especie de piedra del manto superior.
Y aunque no está claro cuán antiguas e inalteradas son las muestras, es seguro que los cilindros de roca gris verdosa presentan un récord sin precedentes.
Susan Lang, biogeoquímica de la Institución Oceanográfica Woods Hole y codirectora del crucero, indica que “estos son los tipos de rocas que esperábamos recuperar desde hace mucho tiempo”.
Valor
Las muestras de roca recolectadas por los científicos pueden ayudar a responder una serie de preguntas clave para entender cómo funciona el magma y revelar procesos que actualmente son desconocidos para los geólogos.
Johan Lissenberg, petrólogo ígneo de la Universidad de Cardiff en Reino Unido, apunta que estas pueden proporcionar evidencia directa de cómo la composición de la corteza oceánica difiere del manto superior y mejorar las estimaciones de la abundancia de elementos en la principal reserva de roca del planeta.
Las muestras del manto también ayudarán a los investigadores a comprender cómo se derrite el magma del manto y se eleva a través de la corteza para impulsar el vulcanismo, agrega Lissenberg. “Esto podría ser todo un paso adelante para comprender el magmatismo y la composición global de la Tierra a granel”.
Pero la recuperación de un núcleo de manto largo no es el único objetivo del crucero, que explora también el Macizo de la Atlántida en busca de pistas sobre el origen de la vida.
Y es que las rocas del macizo contienen mucho olivino, mineral que reacciona con el agua en un proceso llamado serpentinización. Las reacciones generan hidrógeno, que sirve como fuente de energía para la vida microbiana en la Ciudad Perdida, un complejo cercano de chimeneas minerales en el fondo del océano depositadas por chorros de agua sobrecalentada.
Durante mucho tiempo se ha teorizado que la vida podría haberse originado en tales entornos, que son ricos en moléculas orgánicas. El barco tenía como meta profundizar un agujero previamente perforado de 1.4 kilómetros de profundidad, empujando a una depresión demasiado caliente, donde podrían acechar compuestos orgánicos que podrían haber proporcionado la materia prima para la vida más temprana.
Macizo de Atlantis
En todos los continentes la corteza terrestre tiene normalmente un espesor de 30 a 40 kilómetros y no se puede alcanzar el manto subyacente mediante la perforación. Pero debajo de los océanos esta corteza es más delgada, típicamente de seis a siete kilómetros de espesor, aunque aún no se ha perforado ningún agujero a través de la corteza de espesor normal y en el manto.
La expansión del fondo marino en las dorsales oceánicas es normalmente un proceso magmático: la corteza se forma continuamente por erupción e intrusión, dejando una estructura bien estratificada con volcanes sustentados por diques laminados y luego gabros —una roca ígnea intrusiva de grano grueso y color oscuro, de tonos verdosos o negros y compuesta por plagioclasa y piroxeno—. No obstante, en algunos lugares el magmatismo no puede seguir el ritmo de expansión y grandes fallas extensionales convexas hacia arriba exponen rocas del manto y gabros de la corteza inferior en el lecho marino. Una montaña submarina en forma de cúpula formada por este proceso se denomina complejo de núcleo oceánico.
El Macizo de Atlantis es un complejo de núcleo oceánico a 30 grados Norte en la dorsal mesoatlántica, en el lado norte de la falla transformante Atlantis I, que desplaza la dorsal unos 60 kilómetros. El macizo está coronado por una zona de falla corrugada y está compuesto por una gran intrusión de gabros en rocas del manto serpentinizado hacia el sur. Estas rocas alteradas del manto alojan el campo hidrotermal Ciudad Perdida, famoso por las chimeneas de carbonato de la altura de una casa, que expulsan fluidos alcalinos ricos en hidrógeno y metano.
El hidrógeno se forma por la reacción entre el agua de mar y el mineral del manto olivino y es una poderosa fuente de energía que puede haber impulsado la formación de los primeros componentes básicos de la vida en la Tierra. Antes de que pudiera comenzar la vida, las pequeñas moléculas orgánicas deben haberse formado abióticamente.
“Durante mucho tiempo se ha teorizado que la vida podría haberse originado en tales entornos”.
Los científicos sugieren que campos de ventilación como la Ciudad Perdida pueden ser un equivalente de los sistemas donde ocurrieron estas reacciones prebióticas, lo que condujo al desarrollo temprano de la vida. Sistemas similares pueden estar presentes en “mundos helados” como Encelado, que es una de las lunas de Saturno, y Europa, la luna de Júpiter, capaces de alojar vida.
Asimismo, analizar la abundancia de elementos radiactivos en las rocas podría mejorar las estimaciones de cuánto calor produce el manto en su conjunto, impulsando los movimientos convectivos profundos que son el motor de la tectónica de placas. Y su fuerza física puede informar estudios sobre cómo los terremotos se fracturan y propagan en el manto superior.
Los núcleos también podrían ayudar a aclarar qué tan bien se mezcla el manto, reincorporando ingredientes de la corteza continental que regresan al interior de la Tierra en las fosas oceánicas profundas. “Hay mucho más en esto que comprender un pequeño trozo del fondo del océano”, afirma James Day, geoquímico de la Institución Scripps de Oceanografía, en San Diego, California.
Otros estudios
La expedición del JOIDES Resolution no es la única que busca desentrañar los secretos de las profundidades de la Tierra.
El 30 de mayo China arrancó su propio proyecto de perforación, un agujero que terminará adentrándose a once mil 100 metros de profundidad en la corteza terrestre con el fin de explorar nuevas fronteras bajo la superficie del planeta en busca de nuevos materiales y recursos energéticos ilimitados. El proyecto de perforación será el segundo agujero más profundo, solo por detrás del ya clausurado pozo de Kola, en Rusia. Penetrará más de diez estratos continentales, llegando hasta la capa del sistema cretácico, con una antigüedad de unos 145 millones de años. Parte del equipo que emplearán será mecánico, incluyendo brocas y tubos de perforación que pesan más de dos mil toneladas en total.
La complejidad del proyecto es extrema, destaca Sun Jinsheng, científico de la Academia China de Ingeniería, que lo compara con intentar conducir un gran camión sobre dos delgados cables de acero.
Sun se podría quedar corto, como demostró la experiencia con el Pozo Superprofundo de Kola en Rusia, el agujero artificial más profundo de la Tierra, que alcanzó una profundidad de doce mil 262 metros en 1989 después de 20 años de perforación hasta que los medios mecánicos fallaron.
Tecnología de Quaise
Otra investigación la ejecuta Quaise Energy, cuya tecnología cuenta con un taladro de plasma ya en funcionamiento y realizará su primera prueba fuera del laboratorio en 2024.
Quaise Energy espera alcanzar una profundidad de hasta 20 kilómetros, suficiente para aprovechar el calor del núcleo terrestre en cualquier sitio.
El taladro básicamente funciona al acelerar haces de electrones a velocidades que amplifican de forma radical la energía de las microondas para vaporizar cualquier roca imaginable. Las ondas submilimétricas que vaporizan la roca son creadas por un girotrón, un dispositivo que genera microondas de alta energía. Este proceso de perforación es muy diferente al de la perforación mecánica, ya que no requiere el uso de taladros físicos y puede alcanzar profundidades mucho mayores.
La tecnología de Quaise, si logra el éxito, podría tener un impacto colosal en la búsqueda de fuentes de energía sostenibles. Al proporcionar acceso a la energía geotérmica en cualquier parte del mundo, eliminaría la dependencia de las fuentes de energía renovable intermitentes y podría retirar todas las plantas solares, hidroeléctricas, nucleares y eólicas, recuperando estos espacios para la naturaleza. El mundo dejaría de depender de las energías fósiles —eliminando las centrales térmicas, que podrían reconvertirse directamente en centrales geotérmicas—, la energía nuclear y la energía de fusión.
El calor generado por el núcleo terrestre puede alimentar a la civilización durante 20 millones de años utilizando solo 0.1% de dicho calor.
Sin embargo, este ambicioso proyecto no está exento de desafíos. Las dificultades técnicas de perforar a tales profundidades son inmensas y todavía está por comprobarse que los éxitos registrados en el laboratorio puedan trasladarse sobre el terreno.
Si se consigue, abriría una nueva era de energía barata y 100% verde en la historia de la humanidad.
Proyecto Mohole
El Proyecto Mohole en 1961 fue el primer intento de recuperar una muestra de material del manto terrestre mediante la perforación de un agujero a través de la corteza terrestre hasta la Discontinuidad de Mohorovicic, o Moho. Fue sugerido en marzo de 1957 por Walter Munk, miembro del Panel de Ciencias de la Tierra de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF).
Este proyecto representó la respuesta de las ciencias de la tierra al programa espacial. Si lograba el éxito, esta exploración altamente ambiciosa de la frontera intraterrestre proporcionaría información invaluable sobre la edad, la composición y los procesos internos de la Tierra.
Además, la evidencia extraída del Moho podría aplicarse a la cuestión de la deriva continental, que en ese momento todavía era controvertida.
La Discontinuidad de Mohorovicic marca el límite entre la corteza terrestre y el manto (el Moho recibió su nombre de Andrija Mohorovicic, un geólogo croata que fue el primero en proponer la existencia de tal discontinuidad). El plan era perforar hasta el Moho a través del lecho marino, en aquellos puntos donde la corteza terrestre es más delgada. Intentar tal esfuerzo en tierra no habría sido práctico, ya que el equipo de perforación no habría soportado las profundidades y temperaturas involucradas. La perforación oceánica ofreció una ventaja adicional en el sentido de que las muestras submarinas, sin distorsiones por las acciones atmosféricas y superficiales, proporcionarían una mejor evidencia de la actividad geológica a largo plazo que las muestras extraídas de la tierra.
Fuente: Academia Nacional de Ciencias (NAS)