Un equipo del MIT grabó los sonidos que hace el mármol bajo distintas presiones para comprender la resistencia en la corteza terrestre
Geólogos han aprendido a escuchar la corteza terrestre para entender el comportamiento de las capas de roca bajo distintas presiones. La identificación de patrones acústicos específicos o “huellas sonoras” internas permitirá estimar grietas, fisuras y otros defectos en la capa externa de la Tierra para prevenir terremotos.
El punto medio entre ductilidad y fragilidad
Aunque la corteza terrestre es la capa más delgada de la Tierra, tiene un promedio de 30 kilómetros de espesor y puede alcanzar hasta los 70 kilómetros en su punto más grueso. En la capa se encuentra la corteza continental, responsable de la distribución de los continentes, la formación de montañas y la actividad tectónica. La perforación es una de las mejores formas de estudiarla, pero hasta ahora solo se ha alcanzado una profundidad de 12 kilómetros. Ante estas limitaciones, los geólogos y geofísicos continúan ideando formas de analizar su composición y propiedades.
Los geólogos han determinado que las rocas que componen la corteza presentan variaciones en resistencia y estabilidad. Las rocas cercanas a la superficie son quebradizas y frágiles, mientras que las cercanas al núcleo se deforman sin fracturarse, es decir, son dúctiles. Identificar y comprender el punto intermedio entre ambos estados en la corteza es fundamental, pues se cree que allí se encuentra el pico de fuerza que origina los terremotos más grandes.
El experimento con mármol para aprender sobre las huellas acústicas
Para estudiar la región de transición de frágil a dúctil en las rocas, un equipo de investigadores del IMT, Cambridge, analizan las ondas acústicas de alta frecuencia que producen algunos materiales bajo presión. En sus experimentos, utilizaron cilindros de mármol de Carrara, el mismo material utilizado para la escultura del David de Miguel Ángel. Se eligió esta roca porque es ampliamente conocida por los científicos y no presentaría sorpresas en el análisis acústico de su comportamiento. Los resultados de este estudio fueron publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences.
Durante el experimento, los geólogos comprimieron el mármol mientras enviaban pulsos de ultrasonido. Estos pulsos interactuaron con las fracturas de la roca y generaron firmas acústicas únicas para cada caso. Cuando el mármol se comportaba de manera frágil, las ondas sonoras resultantes se asemejaban a explosiones de baja presión. Por otro lado, cuando el mármol se volvía dúctil, los sonidos eran más parecidos a crujidos agudos.
“Por primera vez, hemos registrado los sonidos que emiten las rocas cuando se deforman durante esta transición de frágil a dúctil y hemos vinculado estos sonidos con los defectos microscópicos individuales que los causan. Descubrimos que estos defectos cambian drásticamente en tamaño y velocidad de propagación a medida que atraviesan esta transición. Es más complejo de lo que se pensaba”, explicó Matej Pec, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT.
Otra oportunidad que surge del análisis de las huellas sonoras en la corteza terrestre es la identificación de posibles fuentes geotérmicas de energía. Según Pec, los lugares ideales para aprovechar el calor son aquellos que se encuentran en el punto intermedio entre la fragilidad y la ductilidad.
“Cuando las rocas se fracturan en parte y en parte fluyen, ¿cómo se retroalimenta eso al ciclo del terremoto? ¿Y cómo afecta eso al movimiento del magma a través de una red de rocas? Esas son preguntas de mayor escala que pueden abordarse con investigaciones como ésta” finaliza Pec.
Fuente: wired.com