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Nuevas revelaciones del supervolcán
de Yellowstone

Redacción
Un nuevo estudio sobre la conductividad eléctrica del subsuelo de Yellowstone está ayudando a los científicos a comprender la verdadera magnitud de la principal estructura volcánica que alimenta al supervolcán.
os geofísicos han realizado la primer imagen a gran escala de la conductividad eléctrica del colosal “punto caliente” (*) subterráneo que alimenta al supervolcán de Yellowstone. La imagen sugiere que el punto caliente o “hotspot” que yace debajo de la zona volcánicamente activa –hoy famosa por sus géiseres y aguas termales–, es aun más grande de lo que sugerían las anteriores imágenes realizadas con ondas sísmicas.

“Es como comparar la ecografía y la resonancia magnética (MRI) en el cuerpo humano; son diferentes tecnologías de imagen”, afirma el geofísico Michael Zhdanov de la Universidad de Utah en Salt Lake City (EEUU). Zhdanov es el autor principal del nuevo estudio y un experto en la medición de campos magnéticos y eléctricos en la superficie terrestre para encontrar bajo tierra petróleo, gas, minerales y diversas estructuras geológicas.

“Es una manera totalmente nueva y diferente de obtener imágenes y visualizar así a las raíces volcánicas de Yellowstone”, dice el coautor del estudio Robert B. Smith, distinguido investigador de la Universidad de Utah, y científico coordinador del Observatorio Vulcanológico de Yellowstone.

En los últimos 2 millones de años, se han producido en Yellowstone tres enormes erupciones, las cuales han arrojado suficiente ceniza volcánica como para cubrir la mitad de América del Norte. El nuevo estudio no dice nada sobre las posibilidades de que se produzca otra catastrófica erupción de caldera (cráter gigante) en Yellowstone, pero le proporciona a los científicos una valiosa nueva perspectiva sobre la magnitud del reservorio de magma que alimenta a tales erupciones.

En un estudio de Diciembre de 2009, Smith utilizó ondas sísmicas producidas por terremotos para obtener las imágenes sísmicas más detalladas hasta ahora del hotspot que alimenta al volcán de Yellowstone. Las ondas sísmicas se mueven más rápido a través de rocas frías y más lentamente a través de rocas calientes. Se utilizaron mediciones de las velocidades de las ondas sísmicas para construir una representación en 3D, de manera muy similar a como los rayos X se combinan en medicina para generar una tomografía computada.

Las imágenes de 2009 mostraron al punto caliente sumergiéndose hacia las profundidades desde Yellowstone en un ángulo de 60 grados, y extendiéndose 240 kilómetros al oeste-noroeste hacia un punto situado por lo menos a 660 km de profundidad, aproximadamente debajo de la frontera Montana-Idaho –tan lejos como las imágenes sísmicas podían “ver”.

En el nuevo estudio, las imágenes de la conductividad eléctrica del hotspot de Yellowstone –generada por las rocas fundidas de silicatos y el agua salada a altas temperaturas que naturalmente se encuentra presente y mezclada en rocas parcialmente fundidas– muestran que la parte conductora del hotspot se sumerge más suavemente, en un ángulo de unos 40 grados hacia el oeste, y se extiende tal vez 640 kilómetros de este a oeste. La imagen geoeléctrica puede “ver” a sólo 320 km de profundidad.
Dos Vistas del Hotspot de Yellowstone
Smith recalca que las imágenes geoeléctricas y sísmicas del hotspot de Yellowstone son un tanto diferentes porque “estamos obteniendo imágenes de cosas ligeramente diferentes”. Las imágenes sísmicas ponen de manifiesto a materiales tales como rocas fundidas o parcialmente fundidas que frenan a las ondas sísmicas, mientras que las imágenes geoeléctricas son sensitivas a los fluidos salinos que conducen la electricidad.

“[El punto caliente] es muy conductivo en comparación a las rocas de sus alrededores”, dice Zhdanov. “Está cerca del agua de mar en cuanto a la conductividad”, agrega el científico.

La menor inclinación de la imagen geoeléctrica del hotspot plantea la posibilidad de que el
hotspot retratado sísmicamente, de forma similar a un tornado inclinado, pueda estar envuelto por una cubierta subterránea más grande de roca parcialmente fundida y líquidos, agregan Zhdanov y Smith.

“Aparece de un tamaño más grande” en la imagen geoeléctrica, añade Smith. “Podemos inferir que hay más fluidos” de lo que muestran las imágenes sísmicas. A pesar de las diferencias, dice, “este cuerpo que conduce la electricidad está aproximadamente en el mismo lugar y con una geometría similar al hotspot de Yellowstone retratado sísmicamente”.

Zhdanov dice que el año pasado, otros investigadores presentaron hallazgos preliminares en una reunión realizada para comparar las características eléctricas y sísmicas bajo el área de Yellowstone, pero sólo a escasa profundidad y en un área más pequeña.
Procesando una Imagen Geoeléctrica del Hotspot Yellowstone
Zhdanov y sus colegas utilizaron datos recogidos por el programa “EarthScope”, un esfuerzo financiado por la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF por sus siglas en inglés) de los EEUU para recolectar datos sísmicos, magnetotelúricos y geodésicos (deformación del terreno) a fin de estudiar la estructura y la evolución de América del Norte. El uso de estos datos para generar la nueva descripción del hotspot de Yellowstone fue todo un reto computacional debido a la cantidad de datos involucrados.

La inversión es un método matemático formal utilizado para “extraer información respecto de las estructuras geológicas profundas de la Tierra a partir de los campos magnéticos y eléctricos registrados en la superficie”, dice Zhdanov. La inversión también se utiliza para convertir las mediciones de las ondas sísmicas captadas en superficie en imágenes subterráneas.
Representaciones del "punto caliente" de Yellowstone
Esta ilustración compara a las dos vistas del punto caliente o hotspot que alimenta al supervolcán del Parque Nacional de Yellowstone. A la izquierda, la nueva imagen “geoeléctrica” del hotspot. Fue obtenida a partir de las variaciones en la conductividad eléctrica de rocas y fluidos subterráneos. Amarillo y rojo denotan una conductividad eléctrica más alta, verde y azul indican una baja conductividad.
A la derecha, la imagen sísmica más convencional fue construida a partir ondas sísmicas provenientes de terremotos.
Ambas imágenes sugieren que el punto caliente de Yellowstone es más grande de lo que se había estimado con anterioridad. (American Geophysical Union) Click para ampliar!
Las mediciones magnetotelúricas registran frecuencias muy bajas de radiación electromagnética –aproximadamente de 0,0001 a 0,0664 Hertz– muy por debajo de las frecuencias de las señales de radio o TV, o incluso de las líneas de alta tensión eléctrica. Este campo magnético de onda larga y baja frecuencia penetra unos 300 km en la corteza terrestre. En comparación, las ondas de radio y TV penetran sólo una fracción de un centímetro.

Los datos de EarthScope fueron obtenidos por 115 estaciones desplegadas en Wyoming, Montana e Idaho –los tres estados donde se asienta el Parque Nacional de Yellowstone. Las estaciones, que incluyen sensores de campos eléctricos y magnéticos, son operadas por la Universidad Estatal de Oregón para un grupo de instituciones universitarias dedicadas a la investigación en sismología.

En una supercomputadora, una simulación predice las mediciones eléctricas y magnéticas esperadas en la superficie, a partir del conocimiento de las estructuras geológicas subterráneas. Eso permite que las mediciones reales en la superficie puedan ser “invertidas” para construir una imagen más precisa de la estructura subterránea.

Zhdanov dice que la supercomputadora tardó cerca de 18 horas en hacer todos los cálculos necesarios para producir la imagen geoeléctrica del hotspot. La supercomputadora involucrada en los estudios fue la “Ember” del Centro de Computación de Alto Rendimiento de la Universidad de Utah, agrega Martin Cuma, un científico de este centro que participó del nuevo estudio.

Ember tiene 260 nodos, cada uno con 12 núcleos. En comparación, una PC personal tiene por lo general entre dos y cuatro núcleos, destaca Cuma. De los 260 nodos, 64 se utilizaron para el estudio de Yellowstone, y agrega “esto es aproximadamente equivalente a 200 PCs comunes”. Para crear la imagen geoeléctrica del hotspot de Yellowstone se requirieron 2 millones de píxeles, o elementos de imagen.
 

Fuente: Universidad de Utah (EEUU)

(*) O también en español “Pluma del Manto”. Es un flujo ascendente de magma (y calor) proveniente de las entrañas mismas del planeta, y precursor de actividad volcánica en superficie. De acuerdo a la moderna geología, los puntos calientes se mantienen fijos en relación a las placas tectónicas que se desplazan sobre ellos.

 
Mendoza, Argentina, 20 de Julio de 2011.
 
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