Una colaboración de investigación internacional ha aprovechado el poder de la supercomputación para comprender mejor cómo se forman las enormes placas de antiguos fondos oceánicos a medida que se hunden cientos de kilómetros bajo la superficie de la Tierra.
Modelos informáticos sofisticados desarrollados por investigadores del Reino Unido, Suiza y los EE. UU. han arrojado nueva luz sobre las complejas interacciones físicas que rigen el deslizamiento y hundimiento del antiguo fondo oceánico, también conocido como losas subducidas, a través del manto de la Tierra, un proceso conocido como subducción.
Investigadores de la Universidad de Glasgow dirigieron el estudio. Su artículo, «El papel de la estructura de viscosidad de la placa superior y el manto en la morfología de las losas profundas», se publicó en Geochemistry, Geophysics, Geosystems .
Los hallazgos del equipo ayudan a explicar cómo las condiciones en un punto crítico del manto y las fuerzas de la placa por encima de las zonas de subducción determinan cómo estas antiguas losas se transportan a través de la Tierra.
Investigaciones anteriores que utilizan tomografía sísmica para obtener imágenes del interior del planeta han demostrado que algunas placas subducidas se aplanan a 660 km, mientras que otras continúan perforando el manto inferior hasta profundidades superiores a 1.000 km para finalmente alcanzar el límite entre el núcleo y el manto.
A 660 km por debajo de la superficie de la Tierra, el manto experimenta lo que los científicos llaman la «transición de fase endotérmica», donde el material no transformado dentro del núcleo frío de la placa subducida resiste a seguir hundiéndose.
Esto, junto con un aumento general de la rigidez del manto a profundidades entre 660 y 1.000 km y más profundas, hace que sea más difícil que la placa subducida continúe su viaje hacia adelante.
El modelo del equipo demuestra que la posibilidad de que la losa continúe su viaje hacia el límite núcleo-manto está influenciada tanto por si en la superficie la losa se hunde bajo otra placa oceánica o un continente como por la profundidad específica a la que se produce el aumento de la rigidez del manto.
Cuando una placa continental gruesa se sitúa sobre la zona de subducción y el manto se vuelve más resistente a una profundidad de alrededor de 1.000 km, las placas que se hunden primero se desvían a 660 km, pero luego continúan más profundamente, formando una distintiva forma «escalonada» similar a un tramo de escaleras.
Por el contrario, cuando una placa oceánica más delgada se encuentra encima de la zona de subducción, las placas que se hunden tienden a aplanarse a una profundidad de 660 km, independientemente de la profundidad a la que aumenta la rigidez del manto.
Esto indica que la presencia de un continente en la superficie de la zona de subducción proporciona suficiente fuerza adicional para que la placa subducida supere la resistencia a su hundimiento proporcionada por los minerales no transformados en profundidad.
La Dra. Antoniette Greta Grima, de la Facultad de Ciencias Geográficas y de la Tierra de la Universidad de Glasgow, dirigió la investigación y es la autora principal del artículo. Afirmó: «Los continentes en los que vivimos no solo configuran los paisajes que nos rodean, sino que también influyen en el funcionamiento del motor terrestre que se mueve a gran profundidad, a medida que las placas oceánicas son arrastradas hacia el interior de la Tierra durante millones de años».
«Investigar cómo funciona la relación entre el interior y el exterior del planeta nos ayuda a comprender mejor por qué ciertas regiones de la Tierra son más propensas a sufrir terremotos potentes y erupciones volcánicas que otras, lo que depende de esta relación entre las propiedades de la superficie y las profundidades de la Tierra».
El equipo utilizó la supercomputadora ARCHER del Reino Unido para ejecutar modelos bidimensionales que muestran cómo las placas oceánicas subducidas, antiguas y frías, están moldeadas tanto por la estructura del manto de la Tierra como por las propiedades de la superficie en las zonas de subducción .
Una métrica clave que guía la predicción del modelo es la «ratio de flexión de la placa», un nuevo concepto desarrollado por el Dr. Grima, que ayuda a cuantificar el comportamiento de una placa en subducción y ayuda a determinar si esta se aplanará alrededor de los 660 km o continuará perforando más abajo.
Los resultados del modelo se alinearon estrechamente con lo que los geólogos ya saben sobre dos losas ubicadas debajo de América del Sur y Asia.
En Sudamérica, la placa de Nazca, bajo Perú, se hunde de forma escalonada, señal de influencia continental. Mientras tanto, la placa de Izu-Bonin, cerca de Japón, se aplana en profundidad, tal como se espera en la subducción de una placa oceánica bajo otra .
El Dr. Grima añadió: «En el ámbito médico, utilizamos técnicas como rayos X o tomografías computarizadas para observar el interior de los cuerpos. En geología, podemos usar modelos de tomografía sísmica para observar las profundidades de la Tierra creando imágenes basadas en cómo las vibraciones de los terremotos son absorbidas y reflejadas por las diferentes densidades de los materiales a cientos de kilómetros bajo nuestros pies».
Nuestros modelos no solo reproducen lo que vemos en las tomografías sísmicas , sino que lo explican. Muestran que la superficie terrestre, situada sobre una zona de subducción, puede influir significativamente en lo que sucede a miles de kilómetros de profundidad. Donde los continentes se superponen a una placa, su espesor y resistencia ayudan a impulsarla hacia una mayor profundidad en el manto, por debajo de los 1000 km.
Cuando solo intervienen las placas oceánicas, las placas se aplanan. Esto revela una relación directa entre la superficie de la Tierra y la resistencia al flujo de su manto interior, una conexión que configura el funcionamiento de la Tierra y que los científicos llevan mucho tiempo intentando comprender.
Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles, en EE. UU., y de Undertone Design y el Instituto Internacional de Ciencias Espaciales, en Suiza, contribuyeron a la investigación y fueron coautores del artículo.
Más información: Antoniette Greta Grima et al., El papel de la estructura de viscosidad de la placa superior y el manto en la morfología de las losas profundas, Geoquímica, Geofísica, Geosistemas (2025). DOI: 10.1029/2025gc012593
