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Reportaje: La Tierra bajo el mar

lunes, 22 abril, 2013

La recuperación de testigos de sedimento y corteza en el océano permiten comprender cómo era el clima en el pasado, cómo es la dinámica de la litosfera o hasta que profundidad es capaz de florecer la vida en el planeta

JOIDES
El buque JOIDES Resolution, uno de los barcos perforadores del proyecto IODP

Estudiar la historia del planeta, explorar los límites de la vida, entender los terremotos o tomar las primeras muestras del manto terrestre. Son algunos de los grandes objetivos de uno de los programas científicos más ambiciosos de la historia: el Integrated Ocean Drilling Program (IODP)

Ocultos bajo miles de metros de agua, el planeta esconde algunos de sus mayores secretos. La Tierra bajo el fondo marino es uno de los lugares más inexplorados. Su estudio promete grandes descubrimientos, pero llegar a ellos no es tarea fácil. Requiere de un esfuerzo tecnológico comparable a la exploración espacial, un reto muy complejo y costoso que es necesario abordar desde la más estrecha colaboración internacional.

En 1961 se obtuvo la primera muestra de corteza oceánica gracias a la recién desarrollada tecnología para la perforación de los fondos. A bordo del Cuss 1, un equipo de científicos norteamericano perforó hasta más de 600 metros de profundidad en el fondo marino, tras superar los 3. 600 metros de agua hasta la superficie del mar. Este proyecto, conocido como Mohole y que pretendía llegar al manto terrestre, no logró su objetivo, pero las muestras obtenidas demostraron con el tiempo ser muy valiosas. El proyecto se canceló por su alto coste, pero nacía una nueva disciplina científica, llamada a revolucionar el conocimiento sobre nuestro planeta.

Con menos pretensiones surgió el Deep Sea Drilling Project (DSDP). Comenzó en 1966, dirigido por el Scripps Institution of Oceanography y financiado por la National Science Fundation, con el buque Glomar Challenger como principal protagonista. Se recogieron testigos de sedimento de todos los océanos y mares del planeta. El proyecto dio lugar a importantes avances para la ciencia. Entre otros, permitió confirmar la veracidad de la teoría de la tectónica de placas y datar la corteza oceánica más antigua en unos 200 millones de años. Además, sirvió para ampliar el conocimiento sobre trampas de petróleo.

En 1975 comenzaría la internacionalización de las perforaciones del fondo oceánico, al unirse al programa la República Federal Alemana, Japón, Reino Unido, la Unión Soviética y Francia. Diez años después, el Glomar Challenger sería sustituido por el JOIDES Resolution, coincidiendo con el comienzo de un nuevo programa: el Ocean Drilling Program, el primero en el que realmente se consiguió un importante esfuerzo de cooperación internacional y duró 18 años, hasta 2003. En ese tiempo el JOIDES llevó a cabo 110 campañas, en las que recogió más de 2.000 testigos de todas partes del mundo.

En 2003, nace el Integrated Ocean Drilling Program (IODP), la inciativa más ambiciosa hasta la fecha. Al JOIDES Resolution se unió el buque japonés Chikyu, diseñado y construido para el proyecto con un objetivo principal: retomar el sueño de atravesar la corteza terrestre y llegar por primera vez con una perforación hasta el manto. Además, otra serie de buques y plataformas de menor porte se añadieron al proyecto: las denominadas Mission-specific platforms, encargadas de las expediciones en aguas poco profundas o en zonas heladas.

embudo de caida libre

Los técnicos sumergen el embudo de caída libre, que permite continuar la perforación en un agujero preexistente / IODP

Hoy en día IODP lo lideran Estados Unidos, Japón y un consorcio europeo y canadiense (ECORD) compuesto por 18 países, entre los que se encuentran Portugal y España. Además colaboran cinco instituciones más: el Ministerio de Ciencia y Tecnología de China; un consorcio de países asiáticos (KIGAM) que lidera Korea del Sur; otro compuesto por Australia y Nueva Zelanda; el Ministerio de Ciencias de la Tierra de India; y, desde hace meses, Brasil, a través de CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior).

El proyecto IODP comienza este año una nueva etapa, que terminará en el año 2023. Las tres grandes líneas de trabajo continúan siendo las mismas: la recuperación de testigos de sedimento que nos ayuden a comprender cómo era el clima en el pasado; perforar las profundidades de la corteza terrestre, e incluso el manto, para conocer la dinámica de la litosfera; y el estudio de la biosfera profunda, los microorganismo que viven a miles de metros bajo tierra y que podrían tener las claves del origen de la vida.

La producción científica de este proyecto es formidable. Desde 2003, las dos revistas más prestigiosas del mundo –Science y Nature– han publicado 110 artículos con resultados de IODP. Sin embargo, aún queda mucho por descubrir. El JOIDES y el Chykiu apenas han arañado unos pocos misterios y la exploración de la Tierra bajo el mar aún tiene mucho que aportar.

La selva antártica

Una de las campañas que ha terminado haciéndose hueco en Nature, además de en otras revistas, fue liderada por científicos españoles. Su responsable fue Carlota Escutia, investigadora del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC), que además es la delegada de España y presidenta del Comité Científico de ECORD. Tuvo lugar frente a la costa oriental de la Antártida, uno de los sitios más remotos del planeta, donde apenas existen bases científicas. Hasta allí se desplazó el equipo de 30 investigadores, a bordo del JOIDES Resolution, con el objetivo de obtener un registro de al menos 34 millones de años, fecha en la que estiman los expertos que se formaron los hielos en la Antártida dejando atrás la época en que la selva dominaba el hoy día continente helado.

Esta campaña, la Expedición 318, duró dos meses y en ese tiempo llegaron a perforar un registro de 1.400 metros de subsuelo marino a 4.000 metros de profundidad. El proceso es largo y muy delicado. Los científicos se organizan en turnos de 12 horas y el trabajo en el barco no cesa ni un segundo.

Desde la torre de perforación del JOIDES, de unos 50 metros de alto, comienzan a largar el tubo de perforación, o sarta, con su broca lista para abrir camino en el subsuelo. Antes –en este caso– tiene que atravesar 4.000 metros de agua y desde el buque va insertando una tras otra barra a medida que el tubo de perforación se sumerge. Una vez que la broca se encuentra a escasos centímetros del fondo, se introduce un segundo tubo a través de la sarta y, cuando éste se encuentra sobre el fondo, se entierra en décimas de segundo gracias a la presión hidrostática del agua que se introduce desde el barco. De esta forma se obtienen los primeros 20 metros de sedimento, que de inmediato son devueltos a la superficie, donde los científicos comienzan su análisis.

Mientras, el tubo contenedor del testigo de sedimento vuelve al fondo, la broca perforara los primeros 20 metros ya muestreados y el proceso comienza de nuevo. Poco a poco, los científicos recuperan pedacitos de historia de nuestro planeta. En un primer momento fotografían, clasifican y etiquetan los testigos, que más tarde analizaran al detalle. Su composición geoquímica y sus fósiles esconden información sobre cómo era el clima en el pasado: la composición química de la atmósfera, su temperatura, el nivel del mar, etc.

JOIDES

El JOIDES atracado en Wellington, Nueva Zelanda, antes de partir a la Antártida / IODP

Durante la expedición antártica los científicos buscan cambios en el pasado similares al que estamos viviendo en la actualidad. El objetivo es encontrar señales del escenario al que se llega tras unas concentraciones de CO2 atmosférico como las que tenemos en la actualidad y cómo las que nos esperan en un futuro próximo. Los científicos no solo recuperaron registros de la época en que se formaron los hielos en la Antártida, hace 34 millones de años, sino de mucho antes. El equipo liderado por Carlota Escutia encontró polen de palmeras y baobabs en sedimentos de hace 50 millones de años, lo que ha confirmado la presencia de bosques tropicales en la Antártida durante el Eoceno inferior. Estos primeros resultados los publicaba Nature este verano.

En las próximas semanas verá la luz otro artículo con datos de la expedición, y los científicos ya se ocupan de nuevos trabajos, que apuntan a la existencia de un casquete de hielos en la Antártida oriental muy dinámico, que responde rápidamente a los cambios climáticos, lo contrario de lo que se creía hasta ahora. Estas conclusiones serán de gran relevancia para los modelos sobre cambio del nivel del mar en un futuro.

Las huellas de las corrientes marinas

También enmarcada en el estudio del paleoclima estuvo la Expedición 339, la única que hasta la fecha se ha desarrollado en aguas atlánticas de la Península Ibérica.

El océano profundo está lejos de ser estático. La circulación oceánica en los fondos marinos llega a ser muy energética en ciertas zonas del planeta, y el estrecho de Gibraltar es, sin duda, uno de estos lugares. Una poderosa cascada de agua mediterránea descarga su caudal en el atlántico, horadando canales y generando importantes acumulaciones de arena y fango.

Durante millones de años, dicha masa de agua ha dado lugar a depósitos de sedimento que caracterizan la velocidad y caudal del agua mediterránea que sale al Atlántico, lo que, a su vez, puede indicar cómo era el clima en ese momento o cómo era la tectónica de la zona.

Durante ocho semanas, un equipo internacional compuesto por 35 científicos de 14 países, liderados por los investigadores Dorrik Stow, de la Universidad Heriot-Watt de Reino Unido, y F. Javier Hernández-Molina, de la Universidad de Vigo, llevó a cabo la Expedición 339 del programa IODP. A bordo del JOIDES Resolution, los científicos obtuvieron las primeras muestras de los depósitos que, a lo largo de 5,3 millones de años, la corriente mediterránea ha acumulado en su salida al Atlántico. Casi seis kilómetros de sedimentos sacados de la perforación de siete puntos representativos de la zona de influencia del agua profunda del Mediterráneo, y también de otras corrientes.

Pese a no haber ningún resultado publicado hasta la fecha –solo hace un año del fin de la expedición-, los investigadores ya apuntan algunas conclusiones. Los científicos han encontrado evidencias del dinamismo de la confluencia de las placas tectónicas africana y europea, responsable de constantes subidas y bajadas de las estructuras claves dentro y alrededor del Estrecho. A lo largo de la historia, esta confluencia ha producido fuertes terremotos y tsunamis, que han generado importantes flujos de transporte en masa de arenas al mar profundo. En cuatro de los siete puntos de perforación, hay una parte importante del registro geológico que ha desaparecido, lo que evidencia la intensidad que alcanzó la corriente mediterránea en ciertas épocas.

“Hemos podido entender cómo el estrecho de Gibraltar actuó primeramente como una barrera y luego como pasillo oceánico en los últimos 6 millones de años”, explica Javier Hernández-Molina. “Ahora tenemos un mejor conocimiento de la poderosa circulación de la Corriente de Salida Mediterránea (Mediterranean Outflow) a través del Estrecho y su influencia en el golfo de Cádiz y Oeste de Portugal”.

La primera perforación se realizó en el margen oeste de Portugal, a 3.500 metros de profundidad, donde no circula la corriente profunda mediterránea sino la noratlántica profunda, que se forma en el Ártico. De aquí se obtuvo el registro sedimentario más completo de los cambios climáticos acontecidos en la historia de la Tierra durante el último millón y medio de años. Estas muestras cubren al menos cuatro de las glaciaciones más importantes y proporcionan un nuevo archivo para comparar con los registros de hielo de Groenlandia y la Antártida, así como con los existentes en tierra firme.

El segundo registro se obtuvo en el golfo de Cádiz, esta vez sí, dentro de la zona de influencia de la corriente mediterránea que circula entre los 400 y los 1.500 metros. Se extrajo de un enrome depósito contornítico, nombre que reciben las acumulaciones de sedimentos que generan las corrientes profundas a su paso. Los científicos se llevaron una grata sorpresa al encontrar aquí exactamente la misma secuencia climática que en el registro obtenido en Portugal. “Pudimos observar que la información climática que daba uno y otro sondeo era exactamente la misma, pese a haber estado afectados por corrientes de diferente procedencia, lo que demuestra la fuerte relación entre la formación de las masas de agua profunda y el clima”, explica Hernández-Molina.
Sin embargo queda mucho por analizar. El trabajo es largo y tedioso, son muchos los científicos implicados y muchas las variables que estudiar: magnetismo, fósiles, mineralogía, granulometría, etc.

Mediterranean Outflow

F. Javier Hernández-Molina, corresponsable de la Expedición 339, muestra a sus colegas, sobre un perfil sísmico, los depósitos contorníticos que forma la corriente mediterránea. Foto: Lucas Lourens / IODP

Hernández-Molina, junto a Stow, se encarga de estudiar los sedimentos arenosos. Los científicos descubrieron impresionantes acumulaciones de estos depósitos en tres escenarios diferentes: como relleno de canales, como potentes capas dentro de los depósitos de fango, y como una única lámina que llega a extenderse casi 100 kilómetros desde la salida del estrecho de Gibraltar. Todo ello es una muestra de la gran intensidad, alta velocidad y larga duración de las corrientes de fondo mediterráneas. Además, este hallazgo puede significar un giro en las futuras exploraciones de gas y petróleo en otros fondos marinos. “La profundidad, el espesor, la extensión y propiedades de estas arenas, las dota de unas condiciones ideales para que los hidrocarburos queden almacenados”, explica Stow. “No hemos encontrado gas ni petróleo”, aclara Hernández-Molina. “El descubrimiento es conceptual, ya que depósitos de este tipo, que apenas se han estudiado y que son muy frecuentes en medios profundos, podrían albergar hidrocarburos. Por tanto, saber cómo se generan, por qué y dónde podría ser interesante”.

El estudio del paleoclima es quizás el trabajo más tedioso dentro de la expedición. Hay que separar con una lupa los microfósiles de cientos de metros de sedimentos, para luego determinar las especies, realizar los pertinentes estudios isotópicos para datarlos y conocer las características del agua en que vivieron, etc. De ello se está encargando, entre otros investigadores, Antje Voelker, investigadora del Instituto Portugues do Mar e da Atmosfera (IPMA) y representante de Portugal en ECORD. “Todavía nos quedan dos o tres años de trabajo con los datos de esta expedición. Nos encontramos en una fase inicial del análisis, aunque ya hemos podido comprobar, por ejemplo, que los sedimentos contorníticos que forma la corriente mediterránea a su salida del estrecho de Gibraltar empezaron a formarse en el Plioceno, hace unos 4,5 millones de años”, comenta Voelker.

El ciclo del carbono bajo tierra

La exploración de hidrocarburos, aunque no ha sido un objetivo prioritario ni directo del programa IODP, no ha dejado de estar presente en varias expediciones.
El pasado verano, del 26 de julio al 26 de septiembre, el buque japonés Chikyu llevó a cabo una de las expediciones más esperadas, la 337. Su objetivo era tomar muestras de uno de los sistemas más desconocidos del planeta; el lugar donde la presión, la anoxia y grandes cantidades de materia orgánica propician la formación de hidrocarburos a más de 2.000 metros bajo el fondo del océano.

El Chikyu es el barco perforador más moderno del mundo. Fue botado en 2002 y supuso una inversión de más de 600 millones de euros. Tiene capacidad para perforar hasta 7.000 metros de roca, profundidad que irá alcanzando poco a poco con el transcurrir de las misiones. Prácticamente en cada una de ellas se bate un nuevo récord y el último fue en esta expedición 337, en la que se alcanzaron los 2.466 metros.

La campaña, liderada por Fumio Inagaki, del Kochi Institute for Core Sample Research (JAMSTEC), y Kai-Uwe Hinrichs, de la Universidad de Bremen, no solo es de interés para el estudio de los recursos energéticos. También para la comprensión del clima en el pasado y para conocer la actividad biológica subterránea que es protagonista en el ciclo del carbono bajo el fondo oceánico.
La expedición tuvo lugar en la península de Shimokita, al noreste de Japón. Una zona ubicada en una gran cuenca sedimentaria formada por la subducción de la placa del Pacífico. Aquí se acumulan sedimentos jóvenes, sometidos a importantes presiones y temperaturas, lo que hace de este lugar el sitio ideal para estudiar los procesos tempranos de la formación de hidrocarburos.

“Hemos llevado a cabo investigaciones de vanguardia, tanto de ciencias de la tierra como de ciencias de la vida, para evaluar la actividad de los microorganismos subterráneos que participan en la formación de los hidratos de metano y el gas natural originarios de los yacimientos de hidrocarburos bajo el lecho marino profundo”, explica Inagaki. “Para ello, analizaremos el ADN microbiano y trataremos de recuperarlos y llevarlos a cultivo, para investigar sus funciones metabólicas y procesos evolutivos”, añade.

Todavía es pronto para conocer más detalles de la expedición, que, sin duda, ocuparán muchas páginas de las principales revistas científicas en los próximos años.

Vida en las profundidades

El estudio de la biosfera profunda es otro gran objetivo del proyecto IODP. ¿Dónde está el límite de la vida?, ¿qué clase de microbios pueden habitar lugares tan extremos?, ¿podrían estos organismos tener las claves del origen de la vida en nuestro planeta?, ¿y en la de otros?

Los científicos calculan que los microorganismos que viven en los sedimentos del océano podrían representar un tercio de la biomasa total de la tierra. Queda mucho por conocer acerca de estos ecosistemas, pero hay lugares todavía más remotos e inexplorados donde puede haber vida: la corteza rocosa bajo el océano.

Tomar testigos de cientos de metros de sedimento es complicado. Perforar miles de metros de roca lo es aún más. Pero si durante ese proceso tienes que evitar la contaminación de las muestras con agua y fangos de la superficie, la dificultad se vuelve extrema.

El pasado mes de noviembre terminaba la última expedición orientada al estudio de la biosfera profunda, la 336. Al bordo del JOIDES Resolution, un equipo de científicos liderados por Wolfgang Bach de la Universidad de Bremen y Katrina Edwards de la Universidad de Southern California, perforó el subsuelo marino en la dorsal oceánica atlántica con el objetivo de estudiar los microorganismos que habitan estos subsuelos rocosos envueltos en flujos volcánicos, donde la vida parece imposible. Se perforaron dos agujeros. En uno se recuperaron 32 metros de roca entre los 210 y los 300 metros bajo el subsuelo; una mezcla de basalto, gabro, peridotita y flujos volcánicos. Del segundo se recuperaron 50 metros de roca entre los 70 y los 300 metros de profundidad; principalmente basalto, muy fresco y poco alterado. En ambos puntos se usó una nueva herramienta para detectar vida microbiana en el subsuelo, el Deep Exploration Biosphere Investigative tool (DEBI-t). Este instrumento es un biosensor basado en la fluorescencia, que funciona haciendo incidir un láser de 224 nanómetros en el interior del testigo antes de que este se haya recuperado del subsuelo. Si una bacteria recibe el pulso del láser emitirá una señal de fluorescencia que es registrada por el DEBI-t. No hubo suerte en esta ocasión.

broca Joides

Un técnico inspecciona la broca de perforación del JOIDES. Foto: Adam Klaus / IODP

Pero el DEBI-t no fue la única tecnología utilizada en la expedición. También se instalaron tres observatorios del subsuelo marino, unos instrumentos capaces de monitorizar multitud de variables, que permiten estudiar la hidrología, geoquímica y microbiología de un testigo in-situ durante 10 años. Estos complejos laboratorios subterráneos se conocen como CORKs y son la mayor esperanza en cuanto al estudio de la biosfera profunda en esta zona. Dichos instrumentos monitorizarán un área entre los 90 y los 210 metros bajo el subsuelo, en una zona dominada por flujos basálticos intercalados por rocas calizas, zonas de flujos vidriosos e hialoclastitas. Un lugar poco apacible donde, sin embargo, los científicos esperan encontrar vida.

El Chikyu por su parte, también busca vida en la corteza oceánica rocosa. Su última misión fue en septiembre de 2010, liderada por Michael Mottl, de la Universidad Hawái, y Ken Takai, de la Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology. La Expedición 331, el proyecto Deep Hot Biosphere Project. Durante un mes, los científicos hicieron cinco perforaciones en el campo hidrotermal de Iheya, situado en el centro de la fosa de Okinawa, una cuenca de retroarco muy activa, entre el sistema arco-isla del sur de Japón y el continente asiático.

Debido a que esta cuenca recibe grandes cantidades de sedimentos, tanto orgánicos como de origen volcánico, los sistemas hidrotermales que se forman en su interior proporcionan abundantes cantidades de hidrógeno, metano, amonio, sulfuros y otros compuestos; lo que hace pensar a los científicos que exista una gran variedad de comunidades microbiológicas a grandes profundidades.

Se llegó a perforar hasta 150 metros bajo el subsuelo y no se encontró señal alguna de vida en este ambiente extremo. Sin embargo los científicos no tiran la toalla y volverán a perforar ésta y otras zonas del planeta en busca de los límites de la vida.

Sin embargo el tan ansiado hallazgo ya se había producido hace ocho años y no ha sido hasta este mes cuando se ha hecho público en la revista Science. Durante la Expedición 301, el JOIDES Resolution perforaba la fosa de San Juan de Fuca en la costa oeste de los Estados Unidos y obtenía la primera evidencia directa de vida en la corteza oceánica profunda.

Los científicos recuperaron microbios de las profundidades de la Tierra, pero demostrar que estos viven allí, y no provienen de la superficie debido a la contaminación durante el proceso de perforación o a la percolación del agua de mar por las grietas de la corteza, no es tarea fácil.

Estudiando el ADN recuperado los científicos han podido saber qué tipo de metabolismo tienen estos microbios, que es independiente del oxígeno generado en la fotosíntesis, y se basa en producto reducidos del hierro, lo que demuestra que no proceden de la superficie sino del basalto de la corteza profunda.

“Existen pequeñas grietas en la corteza oceánica basáltica por las que se introduce el agua. Esta probablemente reacciona con compuestos de hierro reducido como el olivino y libera hidrógeno que utilizan los microorganismos como fuente de energía para convertir el dióxido de carbono en material orgánico”, explica Mark Lever, investigador de la Universidad de Aarhus (Dinamarca) y autor principal del artículo de Science. “Hasta ahora, las evidencias de la vida en las profundidades de la corteza oceánica se basaban en señales químicas y en análisis texturales de las rocas, pero faltaba una prueba directa”, añade Olivier Rouxel investigador del IFREMER francés y coautor del trabajo.

Este hallazgo amplía las fronteras de la biosfera y podría dar pistas sobre la presencia de vida en otros planetas. Las primeras formas de vida que no dependen de la energía del sol sino de la del centro de la Tierra

Perforando los límites de placa

Los terremotos, especialmente aquellos que ocurren en zonas de subducción, constituyen uno de los principales riesgos naturales del planeta. El terremoto de Sumatra y el posterior tsunami, que asoló la costa del sudeste asiático en 2004, demostró al mundo lo devastadores que pueden llegar a ser estos procesos. Por ello, con el objetivo de saber más acerca de cómo y por qué suceden los terremotos y los tsunamis, el programa IODP tiene entre sus objetivos la exploración de los límites de placas, donde se desatan estas fuerzas que hacen vibrar el planeta.

En un principio fueron dos zonas las que centraron la atención de los científicos de IODP, a las que recientemente se añadió una tercera. Una es la fosa de Nankai, en la costa de Japón, donde la placa de Filipinas subduce bajo la placa Euroasiática, dando lugar a una de las zonas de mayor sismicidad del planeta. La otra se encuentra en la otra orilla del Pacífico, frente a Costa Rica, donde la placa de Cocos se hunde bajo la del Caribe. Y la tercera corresponde a la respuesta de emergencia que el proyecto dio tras el terremoto que en marzo de 2011 estuvo a punto de provocar un desastre nuclear devastador en la costa japonesa de la región de Tohoku. De abril a junio de 2012, en un tiempo récord, el Chikyu perforó 850 metros de corteza logrando muestrear la falla que generó el terremoto e instalaron un observatorio que monitoriza la temperatura de la fractura.

Las otras dos zonas responden a proyectos muy planificados. NanTroSEIZE es el nombre que recibe el proyecto de perforación más complejo realizado hasta la fecha, cuyo objetivo es llegar al contacto entre dos placas tectónicas para muestrear e instalar instrumentos de medición que permitan entender las causas de los grandes terremotos. Los científicos sueñan con descubrir señales, pistas que permitan predecir con antelación cuando se desatará el próximo temblor y evitar catástrofes que pueden costar muchos miles de vidas.

La tercera fase de este proyecto, que comenzó el pasado mes de octubre a bordo del Chykiu, debía de haber terminado en enero, con la perforación de 3.600 metros de la corteza terrestre. Sin embargo, una avería en los sistemas de perforación del buque obligó a suspender la expedición cuando habían alcanzado los 2.000 metros de profundidad. A día de hoy, la perforación se mantiene taponada, esperando que prosiga su camino al origen de los terremotos.

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Los científicos observan la capa de arcillas que lubrica las placas tectónicas que generaron el tsunami. Foto: JAMSTEC / IODP

Al otro lado del Pacífico está en marcha otro gran proyecto con objetivos similares: Costa Rica Seismogenesis Project. El límite de las placas de Cocos y Caribe es uno de los límites convergentes más somero del planeta y, por tanto, más accesible a la tecnología de perforación actual.

Hasta la fecha se han realizado dos expediciones en la zona, las dos a bordo del JOIDES Resolution. La primera fue en marzo de 2011 y constituyó un primer acercamiento al estudio de la zona. Se perforaron los primeros metros de corteza y se estudio su composición. Dos sondeos de unos 500-800 metros de profundidad, que servirían de base para el objetivo final del proyecto: alcanzar el límite de placas a unos 6.000 metros de profundidad.

La segunda fase del proyecto se desarrolló de octubre a diciembre de 2012, durante la Expedición 344. En ella participó Luigi Jovane, investigador del Instituto Oceanográfico de la Universidad de Sao Paulo. “Durante esta expedición, nos centramos en el estudio de los sedimentos que describen la evolución climática y tectónica del margen Pacífico, en la cuenca que se forma en la subducción de la placa. Tratamos de entender cómo se forman estos márgenes y cómo influyen en los sedimentos de la cuenca”, explica Jovane.

Las dos expediciones fueron un éxito, sin embargo han quedado grandes misterios muy por debajo de donde perforó el JOIDES. No se ha llegado hasta las grandes fallas donde se originan los terremotos y este es un trabajo que solo puede hacer el Chikyu. Sin embargo, para que esta expedición se lleve a cabo, los científicos tendrán que convencer a toda la comunidad internacional involucrada en IODP de la necesidad de gastar cientos de millones de dólares en que el buque japonés cruce el Pacífico y perfore allí durante al menos un año.

Esta misión la lidera Cesar 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). El próximo 21 de abril tendrá que defender su proyecto en Tokio, en un congreso en el que se discutirán los objetivos de IODP para los próximos años.

Rodríguez-Ranero será uno de los 12 ponentes del congreso, 12 grandes proyectos que competirán por unos recursos enormes, pero limitados. “El proyecto consiste en llegar lo más profundo que se puede con la tecnología que tenemos, que son unos 5 o 6 kilómetros. Esto coincide con la parte más superficial de la falla donde se generan los grandes terremotos de esta zona”, explica Rodríguez-Ranero. “Queremos ver que ocurre en la falla: cómo se comporta, que tipo de esfuerzos hay en ella, que fluidos la recorren… Hay muchos materiales que están siendo calentados y compactados en esta zona, lo que libera fluidos que se mueven y afectan al campo de los esfuerzos. Nuestro objetivo es entender cómo el funcionamiento de las fallas tectónicas conduce a la generación de terremotos”.

Este proyecto no solo implica perforar 6.000 metros de la corteza terrestre. La idea es introducir instrumentos de medida que ofrezcan datos de las propiedades físico-químicas de la zona en tiempo real. La complejidad de estas operaciones es extrema. Algunas de estas tecnologías ya las utiliza la industria del petróleo pero la mayoría se están desarrollando en estos momentos. “Los sensores pueden tener que estar a 150 grados de temperatura y en un medio en el que los fluidos están cargados de sales y son muy corrosivos”, apunta Rodríguez-Ranero.

Si todo va bien, a partir del 2016, el Chikyu pasará una larga temporada en Costa Rica, en busca del origen de los terremotos.

Viaje al manto de la Tierra

El proyecto IODP quiere ir todavía más lejos. Desde que nació el primer programa de perforaciones científicas en los años 60 los científicos sueñan con atravesar la corteza terrestre y tomar las primeras muestras del manto. Pero el coste y complejidad de esta hazaña hizo que lo que empezó como un objetivo se convirtiera pronto en una quimera. Sin embargo, 40 años después, tras la construcción del Chikyu, el sueño de llegar al manto volvió a ser viable y hoy por hoy está más cerca que nunca.

¿Pero, es realmente un objetivo científico relevante, o solo un reclamo, una forma de añadirle emoción y lograr la atención pública hacia el proyecto? “Tiene mucho de épica”, comenta Rodríguez-Ranero, “pero nunca se sabe que se puede encontrar hasta que se llega”, añade el científico. “No nos preguntamos en su día por qué debíamos ir a la luna. Además, no es solo llegar al manto, sino el camino que supone. Si se elige bien el lugar de perforación, cruzar toda la corteza terrestre puede dar informaciones muy útiles. Hay gente muy buena detrás de este proyecto y seguro que será muy atractivo”.

Si se quiere llegar al manto, sin duda el océano es el lugar. Mientras que la corteza oceánica tiene un espesor medio de 8 a 10 kilómetros, la corteza continental supera los 35 de promedio, llegando a más de 70 en zonas montañosas. El manto representa más del 80% del volumen del planeta y, pese no haberlo visto nunca, sabemos algunas cosas acerca de su composición y su papel en la dinámica planetaria.

El 8 de octubre de 1909, un fuerte terremoto asoló la región croata de Pokuplje. Las ondas sísmicas registradas por varios sismógrafos de la zona, permitieron a Andrija Mohorovicic hacer un importante descubrimiento. El meteorólogo y sismólogo croata observó que las ondas sísmicas se reflejaban y refractaban a la misma profundidad en diferentes zonas dibujando una línea que debía separar materiales de distinta naturaleza. Mohorovicic concluyó que la Tierra estaba formada por capas concéntricas al núcleo interno y, por primera vez, se dibujó la línea que separa la corteza del manto terrestre, la discontinuidad de Mohorovicic, o simplemente Moho.

Más de 100 años después, la ciencia se prepara para atravesar esa línea con una perforación y obtener muestras de esa transición de materiales que reflejó las ondas y nos dio pistas de cómo es interior de la Tierra.

“Obtener muestras del manto significaría uno de los descubrimientos más importantes de la historia de la ciencia”, asegura Luigi Jovane. “Si pudiéramos saber lo que hay debajo de la corteza, podríamos entender la evolución de los continentes y los océanos y predecir cómo cambiará la Tierra en el futuro. Ayudaría a entender los procesos que generan terremotos y volcanes y abriría un nuevo mundo de investigación para las generaciones venideras”, añade Jovane.

Este reportaje se publicó en abril de 2013 en el número 4 de Magazine Océano.

Lamentablemente, desde diciembre de 2013 España no pertenece a IODP debido a que el actual gobierno ha dejado de pagar sus cuotas al programa.

img-responsive center-block Pablo

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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