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Reportaje: El nacimiento del océano Atlántico

domingo, 22 septiembre, 2013

Un equipo internacional de científicos estudia el que fue el último puente de tierra entre América y Europa

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Foto: Jonathan Pincas

El 2 de agosto finalizó la campaña del proyecto Galicia3D, durante la cual, un equipo internacional de científicos a bordo del mayor buque de sísmica multicanal dentro del mundo académico –el Marcus G. Langseth-, realizó el levantamiento 3D de lo que fue el último puente de tierra entre América y Europa. Una zona donde el Atlántico se abrió, de forma inusual, sin dar lugar a una actividad magmática importante lo que ha generado una serie de fallas que son un misterio para los científicos y que podrían desvelar importante información sobre cómo se forman los océanos.

Hubo un tiempo en que se podía ir caminando desde la Península Ibérica hasta Terranova, cuando ambos territorios formaban parte de Laurasia. Hace unos 250 millones de años, cuando los primeros mamíferos se extendían, el océano Atlántico comenzó a abrirse, primero por el sur y después continuando por varios puntos que se ampliaban como cremalleras al aumentar la actividad de las incipientes dorsales. Donde la actividad magmática era intensa el océano se abría con velocidad, mientras que en los puntos más fríos, lo que más tarde serían dos orillas se aferraban la una a la otra creando los últimos puentes entre los dos continentes. El último de ellos unía Galicia y Terranova, hace unos 120 millones de años. Aquí las rocas del manto eran especialmente frías y los continentes finalmente se separaron sin que surgiese corteza oceánica del rift, sino tras una ruptura que generó una corteza que no es ni oceánica ni continental, una estructura de fallas que llegan desde la superficie hasta el manto y que han quedado fosilizadas frente a la costa de Galicia, ocultas bajo una pequeña capa de sedimentos recientes esperando a que los científicos desvelen sus misterios.

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Buque Marcus G. Langseth. Foto: Lamont-Doherty Earth Observatory

“La apertura del océano Atlántico acabó concentrándose en la zona de estudio de la campaña. Aquí se produjo lo que se conoce como ruptura continental final. Se terminó de romper la corteza continental y tuvo lugar la exhumación del manto”, explica César Rodríguez-Ranero, investigador español de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), que trabaja en el Instituto de Ciencias Marinas de Barcelona del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y participa en el proyecto Galicia3D.

“En esta zona, la actividad volcánica implicada en la apertura fue muy baja. Esto es muy inusual y es por eso que su estudio resulta muy interesante”, explica Dale Sawyer, investigador de la Rice University, jefe de la campaña en el Langseth y líder del proyecto Galicia3D.

La zona no es un descubrimiento reciente ni mucho menos. Se sabe de la existencia de esta área desde los años 70 y desde entonces ha sido el centro de atención de geólogos de todo el mundo. Galicia es una zona clásica de la investigación del rifting y ha servido para estudiar modelos conceptuales universales de cómo se separan dos continentes.

El pasado mes de agosto, finalizó una campaña internacional en la que, por primera vez, se estudiaría esta zona con tecnología de sísmica 3D. Para ello han sido necesarios cuarenta años de teorías, nueve años de preparación, un equipo formado por más de 20 científicos de las más prestigiosas instituciones de investigación en geociencias, dos buques oceanográficos –uno de ellos portador del mayor equipo de sísmica multicanal del mundo en el ámbito científico-, y un montante de más de seis millones de dólares.

El proyecto lo lideran geólogos de las universidades de Rice y Columbia y en el colaboran otras instituciones norteamericanas como la Oklahoma State University, y europeas como el instituto GEOMAR alemán y las universidades de Southampton, Birmingham, la Royal Holloway de Londres, la Complutense de Madrid, de Lisboa, de Aveiro y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España.

El buque Marcus G. Langseth llegó a Vigo el pasado de 2 de agosto, tras más de dos mes de misión. El barco es propiedad de la National Science Fundation de Estados Unidos y está operado por la Lamont-Doherty Earth Observatory de la Universidad de Columbia. No existe en el mundo académico un barco de sísmica multicanal como éste, capaz de hacer levantamientos en tres dimensiones del subsuelo, y los científicos del proyecto han necesitado ocho años para sacar el demandado buque del Pacífico y traerlo al Atlántico. Al origen del Atlántico.

El Langseth remolca cuatro cables, cada uno de seis kilómetros de largo y con más de 2.000 hidrófonos. Entre los cuatro cubren un ancho de 600 metros que el buque arrastra a unos 10-12 metros bajo el agua. Al mismo tiempo, desde la superficie, dos cañones de aire comprimido se disparan cada 16 segundos. La energía acústica generada penetra en el subsuelo oceánico y revota en las diferentes capas devolviendo diferentes señales en función de sus características físicas y geológicas. Estas ondas son registradas por los hidrófonos y, tras un procesado muy sofisticado, estos datos permiten reproducir el subsuelo marino en tres dimensiones hasta aproximadamente 20 kilómetros de profundidad.

Durante dos meses, el buque barrió una superficie de algo más de 1.200 kilómetros cuadrados. De esta forma, los científicos obtendrán tras el procesado una imagen tridimensional de un paralepípedo de 28.000 kilómetros cúbicos, una formación con unas dimensiones similares a los Pirineos.

Pero antes que el Langseth llegó el Poseidon, el segundo protagonista del proyecto, un buque que opera el instituto GEOMAR alemán y que, durante dos meses, preparó el terreno para el trabajo del barco americano. Esta primera campaña comenzó el 24 de mayo y fue liderada por científicos alemanes y británicos del instituto GEOMAR y la Universidad de Southampton.

Los científicos desplegaron 78 sismómetros de fondo oceánico (OBS, por sus siglas en inglés). 72 de ellos formando una malla de 18 x 4 que cubría todo el área de estudio y seis más siguiendo una línea hacia el oeste para tratar de localizar la frontera entre la corteza continental y la oceánica. Estos instrumentos registran señales que a los hidrófonos del Langseth -y a los de otros barcos de sísmica multicanal- se les escapan. En este caso, se utilizan para proporcionar información muy exacta sobre la velocidad a la que el sonido atraviesa las rocas lo que permite inferir cuál es su naturaleza.

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Los científicos lanzan, a bordo del Poseidon, uno de los OBS que irá instalado en el fondo marino / GALICIA3D

Una semana después de que partiese el Poseidon, el Langseth partía del puerto de Vigo para comenzar el levantamiento 3D siguiendo los transectos por los que el buque alemán ya había instalado los OBS.

Pero antes hay que colocar todos los equipos que debe remolcar el buque, unas maniobras nada fáciles que requieren varios días de intenso trabajo. Los cuatro cables de seis kilómetros con sus 2.000 hidrófonos deben de mantener una geometría perfecta. A medida que se despliegan los cables, se van añadiendo lastres para estabilizarlo en la profundidad deseada (entre 8 y 12 metros), unidades acústicas para determinar su ubicación y unos instrumentos llamados birds que controlan la profundidad a la que se encuentra el cable de forma remota. Además, para mantener separada cada línea, al final de cada una se instalan una especie de cometas metálicas denominadas puertas que pesan más de siete toneladas cada una. Y a todo esto hay que añadir cuerdas, cables, flotadores y demás objetos que completan esta compleja estructura que ha de mantener una correcta forma.

Una vez instalados los receptores toca instalar las fuentes. Éstas están formadas por una serie de pistolas de air comprimido de diferentes tamaños que van alojadas en unos tubos que el barco arrastra a nueve metros de profundidad. En este caso son dos tubos de 60 metros con 10 pistolas cada uno.

“El verdadero trabajo de la campaña es desplegar y recoger los largos cables sísmicos y las fuentes acústicas que arrastra el Langseth. Una vez el equipo está instalado, los científicos nos encargamos de comprobar que los datos llegan e interpretamos algunos de ellos. Cuando todo va bien el trabajo es realmente aburrido”, explica Sawyer.

Seis días hicieron falta para instalar todo el sistema. Seis días en los que los científicos no veían el momento de empezar a recopilar los datos que tanto ansiaban. Durante la larga espera, al pasar por el área de estudio, la batimetría dejaba intuir las fallas que tantos años han esperado para analizar al detalle y por fin ese momento estaba cerca.

Mientras, el Poseidon terminaba con la instalación de todos los OBS y, un día después, el 6 de junio, el Langseth comenzaba el levantamiento sísmico. Los primeros disparos atravesaban el subsuelo oceánico y cada estructura, cada cambio de composición, cada anomalía devolvía una onda que los OBS y los hidrófonos comenzarían a transformar en señales eléctricas que los ordenadores darían forma y los científicos sentido.

Tras cada disparo se generan 60 megabits de datos. Con un disparo cada 16 segundos y el barco trabajando en continuo, en un par de días de trabajo se obtienen más de 400 gigabits de datos sísmicos, lo que no incluye el resto de parámetros geofísicos que se obtienen durante la campaña.

Navegando lentamente, a unas cuatro millas por hora, el Langseth completaba poco a poco su trabajo. Coincidiendo con el ecuador de la campaña, tras 43 días de navegación, el buque sufrió la avería de un motor y hubo que replegar el equipo y volver a Vigo. Las reparaciones fueron más complejas de lo esperado y fueron necesarios 20 días para devolver el barco al agua. Este contratiempo obligó a algunos científicos a abandonar la campaña y estos fueron sustituidos por nuevos miembros.

Una vez reparado el barco y tras repetir todas las costosas maniobras para desplegar todo el instrumental, la campaña continuó monótona y sin incidentes. Los científicos ya están de vuelta en sus casas y la mayoría de ellos disfrutan de sus merecidas vacaciones.

Ahora toca procesar los datos. Una labor ardua debido a la inmensa cantidad de datos y a la complejidad del procesamiento. “Creemos que el procesado de datos nos llevará entre tres y cinco años de trabajo continuo. Incluso después, cuando mejore nuestra tecnología de procesamiento de la información y nuestros conocimientos en geología, aún quedarán más cosas que aprender de estos datos”, comenta Sawyer.

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Laboratorio principal del Langseth / GALICIA3D

En esta tarea, la empresa Repsol podría tener un importante papel. A través de César Rodríguez-Ranero, la empresa española ha mostrado interés en participar en el proyecto ofreciendo su capacidad de procesado de datos que es del más alto nivel. Y no es la primera petrolera en interesarse en el proyecto. El tipo de estructuras que se están estudiando en Galicia –zonas de rifting con una actividad magmática muy pequeña- son buenos candidatos para albergar hidrocarburos. “Los sedimentos en Galicia son demasiado finos para albergar gas o petróleo, pero estructuras similares en otras zonas del mundo podrían contenerlos”, asegura Sawyer.

De hecho ya se explotan yacimientos en formaciones de este tipo. “Estas estructuras son las que están en todos los grandes yacimientos que se han encontrado en Brasil: las cuencas de Campos y de Santos tienen estructuras muy similares a las que se ven en Galicia pero mas difíciles de entender y trabajar en ellas”, explica Rodríguez-Ranero.

Los científicos esperan comprender los mecanismos que controlan los procesos de extensión durante la separación de dos placas. “Hay teorías muy diferentes para explicar estos procesos y el estudio de estas estructuras servirá para rechazar unas y aceptar otras”, explica Rodríguez-Ranero. “Permitirá entender mejor cuál era la estructura mecánica de la corteza: si era plástica o era frágil, cómo se distribuía el flujo térmico en el momento,…”, añade.

Una vez los científicos obtengan la imagen 3D de esta estructura -una imagen difícil de revelar-, y conozcan su composición y morfología, lo siguiente será estudiar su cinemática: ¿cómo se formaron estas fallas?, ¿duró un millón, dos millones de años?, ¿funcionaron todas las fallas al mismo tiempo o lo hicieron secuencialmente? Estas son las preguntas que los científicos tendrán que dar respuesta volviendo a la zona y perforando la corteza. “Nuestro equipo científico presentará una propuesta para una campaña de perforación al Integrated Ocean Drilling Program (IODP) el próximo año. Si todo va bien, en unos 5-7 años volveremos a Galicia a tomar muestras de roca”, explica Sawyer.

Una campaña larga y monótona y un procesado lento; que esconden una tecnología, un esfuerzo y una base teórica descomunal. Todo para conocer mejor la mecánica de nuestro planeta.

Este reportaje se publicó en septiembre de 2013 en el número 8 de Magazine Océano

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Me llamo Pablo, soy oceanógrafo y periodista, y he creado Ciencia en Remojo para compartir mis trabajos –científicos y divulgativos- e informar sobre actualidad en ciencias del mar.

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