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Científicos detectaron dos estructuras gigantes en el manto de la Tierra, a 2.900 km de profundidad; pueden ser restos del planeta Theia que colisionó con la Tierra.
Tomografía sísmica: cómo los terremotos revelan estructuras ocultas en el interior de la Tierra. Cada vez que ocurre un terremoto en cualquier lugar del planeta, emite ondas sísmicas que atraviesan el interior de la Tierra en todas las direcciones. Los geofísicos de todo el mundo registran estas ondas en redes de sensores distribuidas por la superficie y analizan el tiempo que tardan en llegar a cada estación. Con estos datos, los científicos pueden reconstruir lo que existe en el interior del planeta mediante una técnica llamada tomografía sísmica, frecuentemente comparada con una especie de radiografía de la Tierra. Fue precisamente esta técnica la que, en la década de 1980, reveló uno de los misterios más intrigantes de la geofísica moderna.
En dos puntos específicos del manto inferior de la Tierra, a aproximadamente 2.900 kilómetros de profundidad, justo encima del núcleo externo fundido, las ondas sísmicas desaceleraban de manera anómala. Algo en esa región poseía propiedades físicas diferentes al resto del manto. Y ese algo era gigantesco.
LLSVPs: las estructuras más grandes jamás detectadas en el manto de la Tierra
Los científicos empezaron a llamar a estas estructuras Large Low-Shear-Velocity Provinces (LLSVPs), o Provincias de Baja Velocidad de Ondas de Cizallamiento. En 2011, el geólogo Kevin Burke propuso nombres para las dos principales estructuras, rindiendo homenaje a dos pioneros de la tectónica de placas.
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La estructura ubicada bajo África recibió el nombre de Tuzo, en homenaje al geofísico J. Tuzo Wilson. La otra, situada bajo el Océano Pacífico, fue llamada Jason, en referencia al geofísico W. Jason Morgan. Las dimensiones de estas estructuras son difíciles de imaginar.
Cada una de ellas tiene extensión lateral de miles de kilómetros, comparable al tamaño de continentes enteros. Además, se elevan hasta 1.000 kilómetros sobre la frontera entre el manto y el núcleo terrestre. A modo de comparación, el Monte Everest tiene aproximadamente 8,8 kilómetros de altura. Las estructuras Tuzo y Jason son aproximadamente 100 veces más altas.
Juntas, las dos LLSVPs ocupan entre el 3% y el 9% del volumen total de la Tierra, lo que las convierte en algunas de las estructuras internas más grandes conocidas en cualquier planeta rocoso.
Lo que las ondas sísmicas revelan sobre las LLSVPs en el manto terrestre
La tomografía sísmica muestra claramente que las ondas sísmicas atraviesan las LLSVPs más lentamente que atraviesan el manto alrededor. Este comportamiento puede indicar dos posibilidades principales.
La primera es que el material en estas regiones sea más caliente que el resto del manto. La segunda es que sea químicamente diferente, con composición mineral distinta. Muchos investigadores creen que ambas condiciones ocurren simultáneamente. La temperatura sola, sin embargo, no explica completamente los datos observados.
Si las LLSVPs fueran solo bolsas de roca caliente, serían menos densas que el material circundante y tenderían a ascender en forma de plumas mantélicas —exactamente lo que ocurre en puntos calientes volcánicos como Hawái. Sin embargo, las estructuras permanecen relativamente estables durante al menos 500 millones de años, posiblemente mucho más.
Estudios basados en mareas terrestres y en los modos normales de vibración del planeta indican que la parte inferior de estas estructuras es aproximadamente 0,5% más densa que el manto circundante. Este valor parece pequeño, pero en estructuras con dimensiones continentales representa una cantidad colosal de masa adicional.
Estudios recientes indican que las LLSVPs son extremadamente antiguas
Un estudio publicado en enero de 2025 por la Universidad de Utrecht trajo nuevas pistas sobre la naturaleza de estas estructuras profundas. Los investigadores analizaron el atenuamiento de ondas sísmicas dentro de las LLSVPs y descubrieron que los minerales presentes en estas regiones tienen granos mucho más grandes que aquellos encontrados en las áreas circundantes.
En las regiones donde se acumulan placas tectónicas subducidas, los granos minerales tienden a ser más pequeños debido a la deformación constante. Granos más grandes indican crecimiento mineral a lo largo de períodos extremadamente largos.
La conclusión del estudio fue que las LLSVPs son estructuras muy antiguas —con al menos 500 millones de años, posiblemente mucho más viejas.
Este resultado sugiere que, a diferencia de lo que muchas representaciones simplificadas indican, el manto terrestre no está completamente mezclado, manteniendo regiones químicas distintas a lo largo de enormes escalas de tiempo geológico.
La hipótesis del “cementerio de placas tectónicas”
Una de las explicaciones más antiguas para el origen de las LLSVPs es relativamente sencilla. Según esta hipótesis, las estructuras serían un gigantesco cementerio de placas oceánicas subducidas. A lo largo de miles de millones de años de tectónica de placas, las placas oceánicas han ido sumergiéndose continuamente en el manto terrestre en las llamadas zonas de subducción.
La corteza oceánica tiene una composición basaltica y es más densa que el manto peridotítico circundante. Cuando se hunde a grandes profundidades, bajo altísimas presiones y temperaturas, se vuelve aún más densa.
En este modelo, las LLSVPs serían el acumulado final de este material reciclado, formado por placas oceánicas que han ido descendiendo durante cientos de millones de años y se acumularon en la base del manto, cerca del núcleo. Esta hipótesis también explica la posición de las estructuras.
Tuzo y Jason están ubicadas exactamente donde modelos de circulación del manto predicen que el material denso debería acumularse. Además, se encuentran en posiciones antipodales, es decir, aproximadamente en lados opuestos del planeta —una configuración que representa un punto de equilibrio dinámico para grandes masas dentro de un planeta en rotación.
Evidencias geoquímicas que desafían la hipótesis de la corteza reciclada
A pesar de ser plausible, la hipótesis del cementerio de placas enfrenta un problema importante. Los basaltos provenientes de islas oceánicas formadas sobre plumas mantélicas, como los volcanes de Hawái y de la isla de Reunión, presentan firmas isotópicas que no corresponden a la corteza oceánica reciclada.
Los datos geoquímicos indican que el material que alimenta estos volcanes tiene una composición mucho más antigua y distinta, incompatible con el material que debería resultar del proceso de subducción. Esto ha llevado a algunos investigadores a considerar una hipótesis aún más radical.
La hipótesis de que fragmentos de otro planeta estén enterrados en el manto de la Tierra
En 2021, el geodinamicista Qian Yuan, entonces estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Arizona, estaba estudiando modelos de formación de la Luna cuando notó algo intrigante. La teoría más aceptada para el origen de la Luna es la hipótesis del impacto gigante.
Según este modelo, hace aproximadamente 4,5 mil millones de años, un protoplaneta del tamaño de Marte llamado Theia colisionó con la Tierra primitiva. La mayor parte de los desechos lanzados a la órbita terminó agrupándose para formar la Luna.
El núcleo metálico de Theia habría descendido hacia el núcleo terrestre. Pero el destino del manto de Theia seguía siendo una cuestión abierta. Yuan se dio cuenta de que las dimensiones y la densidad estimadas para las LLSVPs eran compatibles con lo que fragmentos del manto de Theia podrían producir después del impacto.
Su estudio fue inicialmente rechazado varias veces por falta de modelación detallada del impacto. Posteriormente, colaboró con expertos en simulaciones astrofísicas y publicó una versión ampliada del trabajo en la revista Nature en noviembre de 2023.
Simulaciones sugieren que fragmentos del planeta Theia pueden haber hundido en el manto terrestre
Las simulaciones mostraron que, si el manto de Theia estuviera enriquecido en óxido de hierro, podría ser 2% a 3,5% más denso que el manto de la Tierra.
En este escenario, fragmentos de este material no se mezclarían completamente con el manto terrestre después del impacto. En lugar de eso, descenderían a través del océano global de magma formado por la colisión y acabarían acumulándose en el manto inferior.
A lo largo del tiempo geológico, estos fragmentos podrían agruparse y formar dos enormes aglomerados estables, situados en posiciones aproximadamente opuestas dentro del planeta. Las posiciones coincidirían con las regiones actualmente ocupadas por las estructuras Tuzo y Jason.
Cómo las LLSVPs influyen en volcanes y el campo magnético de la Tierra
Las LLSVPs no son solo curiosidades profundas de la geología. Influyen en procesos que llegan hasta la superficie del planeta. Los bordes de estas estructuras coinciden con notable precisión con regiones donde se formaron grandes provincias ígneas, eventos volcánicos gigantes que liberaron enormes volúmenes de lava a lo largo de la historia geológica.
Estos eventos se han asociado con algunas extinciones masivas. La hipótesis es que los bordes de las LLSVPs funcionan como regiones donde se forman plumas mantélicas. El calor proveniente del núcleo se acumula en estas áreas y eventualmente genera columnas ascendentes de roca caliente que alcanzan la superficie.
Hotspots como Hawái están directamente sobre la estructura Jason, mientras que la isla de Reunión, en el Océano Índico, se encuentra sobre Tuzo.
Cerca del 80% de los kimberlitos africanos, rocas volcánicas que transportaron diamantes del manto profundo hasta la superficie en los últimos 320 millones de años, emergieron sobre el borde de Tuzo.
Las estructuras también pueden influir en el campo magnético de la Tierra. Como alteran el flujo de calor entre el núcleo y el manto, afectan la dinámica del hierro líquido en el núcleo externo —proceso responsable de la generación del campo magnético del planeta.
La Anomalía Magnética del Atlántico Sur, región donde el campo magnético es más débil, está ubicada exactamente sobre el borde de la estructura Tuzo.
Lo que investigaciones recientes indican sobre el futuro de estas estructuras profundas
En marzo de 2025, investigadores de la Universidad de Durham publicaron nuevas simulaciones de circulación del manto en alta resolución. Los resultados indican que las LLSVPs pueden ser aproximadamente 2% más densas y hasta 100 veces más viscosas que el manto circundante.
Esta mayor viscosidad haría que el flujo del manto se desviara verticalmente alrededor de las estructuras, creando exactamente las condiciones donde suelen formarse plumas mantélicas y puntos calientes volcánicos.
A pesar de los avances recientes, la cuestión central sigue permaneciendo abierta. Las LLSVPs pueden ser anclas extremadamente estables de la circulación del manto, estructuras que organizan el interior del planeta desde hace miles de millones de años.
O pueden ser formaciones geológicas en evolución lenta, que algún día podrían fragmentarse y reorganizar el patrón de vulcanismo y tectonismo en la superficie de la Tierra. La respuesta a esta pregunta sigue escondida a casi 2.900 kilómetros de profundidad, en una de las regiones más inaccesibles del planeta.
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