Astenosfera - Qué es, ubicación, propiedades, temperatura y profundidad

¿Qué es la astenosfera?

La astenosfera es una zona semifundida del manto superior de la Tierra, ubicada justo debajo de la litosfera. Su plasticidad única la convierte en una capa fundamental para el movimiento de las placas tectónicas, ya que permite que estas se deslicen sobre ella, impulsando los procesos geológicos que moldean la superficie terrestre. A diferencia de la litosfera rígida, la astenosfera tiene un comportamiento más fluido, con materiales que pueden deformarse lentamente debido a las altas temperaturas y presiones que experimenta.

Esta capa también es vital para la convección del manto, un proceso mediante el cual el calor se transporta desde las profundidades del planeta hacia la superficie, impulsando el movimiento tectónico y facilitando la creación de nuevas estructuras geológicas.

Propiedades y características de la astenosfera

• Plasticidad y flexibilidad: Aunque es sólida en términos generales, la astenosfera tiene una plasticidad que permite que el material fluya lentamente. Esto es crucial para que las placas tectónicas puedan moverse sin fracturarse, adaptándose a las tensiones tectónicas.
• Temperatura y profundidad: La astenosfera se extiende desde unos 100 hasta aproximadamente 250 kilómetros de profundidad. Las temperaturas en esta capa oscilan entre 1,300 °C y 1,600 °C, generando un estado parcialmente fundido en sus materiales. Esta alta temperatura y presión permiten la plasticidad y baja viscosidad de la astenosfera, características que facilitan el flujo del material y el movimiento tectónico.
• Estado parcialmente fundido: Las temperaturas elevadas en la astenosfera hacen que los materiales, compuestos principalmente de silicatos de magnesio y hierro, se encuentren en un estado semifundido. Esto reduce la rigidez de la capa y facilita su capacidad de deformarse lentamente.
• Baja viscosidad: La viscosidad de la astenosfera es significativamente menor que la de la litosfera, lo que permite que se formen corrientes de convección en su interior. Estas corrientes transportan calor hacia la superficie y mantienen el movimiento constante de los materiales, alimentando la tectónica de placas.

Composición de la astenosfera

La astenosfera está compuesta en su mayoría por silicatos de magnesio y hierro, minerales densos que, bajo condiciones extremas de presión y temperatura, se encuentran en una fase semifundida. Los minerales en esta capa no están completamente sólidos ni líquidos, sino en un estado de plasticidad que facilita el flujo del material en respuesta a las fuerzas tectónicas.

Esta composición química es crucial para el proceso de convección en el manto, ya que permite que el material más caliente y menos denso ascienda hacia la superficie, mientras que el material más frío y denso se hunde. Este movimiento continuo impulsa el desplazamiento de las placas tectónicas y juega un papel clave en el ciclo de materiales dentro del planeta.

Importancia de la astenosfera en la tectónica de placas y la geología

• Movimiento de las placas tectónicas: La astenosfera facilita el movimiento de las placas rígidas de la litosfera, lo que da lugar a fenómenos geológicos como la deriva continental, la formación de montañas y la creación de zonas de subducción y expansión en los océanos.
• Convección del manto: Las corrientes de convección en la astenosfera transportan calor desde las profundidades del manto hacia la superficie. Este proceso de convección es el motor de la tectónica de placas y alimenta el vulcanismo y la formación de nuevas zonas de corteza en las dorsales oceánicas.
• Amortiguación de tensiones tectónicas: Al ser una capa plástica, la astenosfera actúa como un amortiguador que reduce las tensiones entre las placas tectónicas, permitiendo que se adapten sin fracturarse en exceso. Esto ayuda a prevenir movimientos bruscos y a facilitar el ajuste de las placas en respuesta a las fuerzas tectónicas.
• Formación de nuevos materiales geológicos: En las zonas donde el manto se eleva a través de las dorsales oceánicas, el material de la astenosfera se funde y emerge, formando nueva corteza terrestre y contribuyendo a la renovación continua de la superficie terrestre.

Estudios y métodos de investigación de la astenosfera

La astenosfera se encuentra a profundidades de hasta 250 kilómetros bajo la superficie, lo que dificulta su estudio directo. Sin embargo, los avances en geofísica han permitido a los científicos comprender mejor esta capa esencial de la Tierra. A continuación, se presentan los métodos principales que se utilizan para investigar la astenosfera:

Tomografía sísmica

Este método emplea ondas sísmicas generadas por terremotos y explosiones controladas para crear imágenes del interior terrestre. Al analizar cómo estas ondas viajan a través de las distintas capas de la Tierra, los científicos pueden deducir propiedades como la densidad y temperatura de la astenosfera. Gracias a la tomografía sísmica, se ha podido observar cómo varían las características de la astenosfera en diferentes regiones del planeta.

Estudios de ondas sísmicas P y S

Las ondas P (primarias) y S (secundarias) se comportan de manera diferente al pasar por materiales sólidos y líquidos. Como la astenosfera tiene un estado parcialmente fundido, estas ondas se ralentizan al atravesarla, lo que permite a los científicos identificar su ubicación y propiedades físicas.

Análisis magnetotelúrico

Este método mide las variaciones en los campos eléctricos y magnéticos naturales de la Tierra. Dado que los materiales parcialmente fundidos de la astenosfera tienen mayor conductividad eléctrica, el análisis magnetotelúrico ayuda a los científicos a mapear esta capa midiendo la conductividad en el subsuelo.

Simulaciones de laboratorio y modelos computacionales

En laboratorios especializados, los científicos recrean las condiciones de presión y temperatura de la astenosfera para analizar su comportamiento. También utilizan modelos computacionales para simular los movimientos de convección y el flujo de materiales, brindando una visión detallada de la dinámica de la astenosfera y su influencia en la tectónica de placas.

Observación de isostasia y rebote post-glacial

En regiones donde grandes masas de hielo se han derretido, como en el norte de Europa y América del Norte, la litosfera se eleva lentamente debido a la disminución de peso, un fenómeno llamado rebote post-glacial. Esto permite estudiar cómo responde la astenosfera a cambios de presión y carga, proporcionando información sobre sus propiedades elásticas y plásticas.

Estos métodos han sido clave para descubrir cómo funciona la astenosfera y su papel en la tectónica de placas y en los movimientos que dan forma al paisaje terrestre. La investigación en esta área continúa evolucionando, y se esperan nuevos descubrimientos que amplíen nuestro conocimiento sobre esta capa fundamental.