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INTRODUCCIÓN: el nacimiento
En 1914, el geólogo norteamericano Joseph Ba- rrell propuso, para explicar el equilibrio isostático (definido por su compatriota Clarence Dutton sólo quince años antes), dividir la Tierra sólida (excluido el núcleo) en dos zonas: una rígida de unos 100 km de grosor, sobre otra plástica y de profundidad in- definida. La Sismología estaba naciendo, por lo que, lógicamente, Barrell no tenía datos numéricos en los que sustentar su propuesta; pero los términos que sugirió para estas dos unidades (litosfera [“es- fera de roca”] y astenosfera [“esfera débil”]) han te- nido una larga carrera en las Ciencias de la Tierra.
En 1926, el sismólogo alemán Beno Gutenberg halló que en algunas zonas la velocidad de las on- das sísmicas decrecía ligeramente (alrededor de un 5%) entre 100 y 200 km de profundidad, y atribuyó este efecto a una disminución en la rigidez del ma- terial en estas áreas (Fig. 1). La mayoría de los es- pecialistas, sin embargo, consideró sus pruebas in- suficientes: la principal objeción era que la zona de sombra no era totalmente “oscura”, sino que conte- nía diversos ecos sísmicos. Por este motivo, la idea de un nivel de baja velocidad sísmica quedó ignora- da hasta los años 60.
134 Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 2002. (10.2) 134- I.S.S.N.: 1132-
(*) Depto. de Petrología y Geoquímica, Facultad de Ciencas Geológicas, Universidad Complutense, 28040 Madrid. E-mail: anguita@geo.ucm.es
ADIÓS A LA ASTENOSFERA
Bye-bye, asthenosphere
Francisco Anguita*
RESUMEN
La idea de un nivel profundo que se deformase plásticamente (“astenosfera”) surgió de la mano de la isostasia, pero se convirtió en un imperativo con la revolución movilista. Creyendo que el manto inferior era demasiado rígido para fluir, los geofísicos de los años 60 se apresuraron, con una conducta que se nos antoja muy poco científica, a proclamar, basándose en la existencia de zonas dispersas del manto su- perior con velocidades sísmicas bajas, que habían identificado el “necesario” nivel de despegue de la li- tosfera respecto al resto del manto. La dependencia artificial del paradigma movilista con respecto a es- ta capa llevó a muchos científicos a inauditas defensas de una astenosfera global contra los datos que ellos mismos presentaban. La tomografía sísmica, que ha revelado que todo el manto terrestre fluye, ha permitido una vuelta, aún incompleta, a la realidad, en la que la astenosfera comienza a ser descartada tanto por innecesaria como por inexistente. Sin embargo, apenas se han producido rectificaciones explí- citas, y tanto muchos textos como artículos científicos siguen empleando el viejo término. El surgimiento, evolución y defunción de este concepto puede servir como un excelente ejemplo de aula sobre el funcio- namiento de la Ciencia real.
ABSTRACT
The notion of a deep plastic layer (“asthenosphere”) in the Earth was born soon after isostasy was ac- cepted as an important tenet in Earth Sciences. With the mobilist revolution, asthenosphere became a “must” and, judging the lower mantle too rigid to flow, geophysicists of the 60’s hurried, acting in what now seems a very unscientific manner, to claim they had located the necessary layer in low seismic velo- city areas of the upper mantle. The created dependence on the asthenosphere concept of the plate tecto- nics paradigm brought about incredible situations, in which scientific teams defended the idea of a global plastic layer in the upper mantle against the face value of their own data. Seismic tomography, which has shown a flow through the whole mantle, has marked a return, still incomplete, to reality, where the asthe- nosphere concept is being discarded as unnecessary and (especially) non-existent. Nevertheless, explicit retractions of this concept have been scarce, whereby it is still present in many textbooks and scientific articles. We contend that the appearance, evolution and demise of this term can constitute an excellent classroom example of the workings of real Science.
Palabras clave: Astenosfera, litosfera, tectónica de placas, historia de la Geología. Keywords: Asthenosphere, lithosphere, plate tectonics, history of Geology.
FUNDAMENTOS CONCEPTUALES Y DIDÁCTICOS
LOS GEOFÍSICOS RESCATAN UN VIEJO
TÉRMINO: la coronación del nivel que hacía falta
En 1962, Don Anderson, un prestigioso geofísi- co de CalTech, intentó resolver las objeciones ante- riores argumentando que el nivel plástico debía ser muy heterogéneo “...realmente este nivel está lleno de heterogeneidades...” (Anderson, 1962, p. 4). Además, presentaba a continuación sus propias pruebas, basadas en los ensayos nucleares subterrá- neos de los años 50: “Las explosiones nucleares subterráneas han hecho posible por fin una prueba experimental controlada del análisis de Gutenberg. El tiempo, la energía y la localización de las explo- siones se conoce con tal precisión que un solo en- s a y o p r o p o r c i o n a d a t o s d e u n a c a l i d a d excelente”…”Visto en detalle, el nivel de baja ve- locidad se extiende desde unos 60 hasta unos 250 km” (id, p. 4)…”Estudios recientes de las ondas superficiales en nuestro laboratorio del Instituto de Tecnología de California y en la Universidad de Columbia han demostrado por vez primera que el nivel de baja velocidad está presente tanto bajo los
o c é a n o s c o m o b a j o l o s c o n t i n e n t e s ” ( i d , p. 7)…”Indican que esta capa es de hecho un fenóme- no global”…”Este trabajo...demuestra que la zona de baja velocidad es necesaria para explicar las frecuencias observadas” (id, p. 7). Y sin embargo, Anderson reconocía a continua- ción que aún quedaba mucho por explicar: “La comparación de las trayectorias sísmicas oceánicas con las continentales muestra que las ondas se de- celeran más bajo los océanos. Evidentemente, las diferencias geológicas entre las cuencas oceánicas y las masas continentales no están limitadas a la corteza, sino que se extienden a varios cientos de kilómetros de profundidad en el manto” (id, p. 7). Como veremos en seguida, estas diferencias se han revelado cruciales (la palabra precisa sería fatales) para el concepto de un nivel universal de baja velo- cidad. ¿Por qué Anderson no suaviza la necesidad de su interpretación hasta tener mejores datos? La clave está en las palabras con las que cierra su artí- culo: “...la existencia de este nivel plástico hace la idea de la deriva continental mucho más aceptable
(2) Por ejemplo, en un reciente libro de Biología y Geología para 1° de Bachillerato (Cabrerizo et al., 2002) se define la aste- nosfera de una forma convencional para, 18 páginas más adelante, afirmar en un encarte que muchos geólogos dudan de su existencia.
Fig. 1. a) La zona de sombra creada por la refracción de las ondas sísmicas al atravesar un nivel de baja velocidad (tomado de Anderson, 1962).
b) Primeras reconstrucciones de niveles de baja velocidad en el manto superior; como puede verse en el diagrama de la derecha, sólo una de las tres reconstrucciones (la NTS) implica la existencia real de un nivel de baja velocidad (tomado de Hales y Bloch, 1969).
VELOCIDAD
PROFUNDIDAD
PROFUNDIDAD (km)
Vp (km/s)
a
b
el viejo fantasma de las diferencias entre el manto que hay bajo los continentes y el existente bajo los océanos. Beloussov (1979, p. 208) argumenta: “Los datos sísmicos (Sipkin y Jordan, 1975) indican que las diferencias entre la estructura profunda de los continentes y la de los océanos se extienden hasta profundidades mínimas de 400 kilómetros”. Estas diferencias expresaban la dificultad (tal y como vi- mos que reconocía Hales en el apartado anterior) de encontrar regiones de baja velocidad sísmica debajo de los continentes. Si la litosfera bajo algunas zonas continentales (los cratones) alcanzaba los 400 km de grosor, el nivel de baja velocidad sísmica, que (cuando se podía detectar) terminaba hacia los 250 o 300, no servía en absoluto como nivel de despegue. Los continentes estarían “anclados” (mediante lo que después se empezaron a llamar keels, quillas) en el manto profundo. Y si, para resolver este proble- ma, se prolongaba la astenosfera hasta los 670 km, ¿qué significaba entonces el nivel de baja velocidad sísmica? Oigamos la respuesta de Sengör y Burke (Beloussov, id, p. 208): “Las pruebas sísmicas de la existencia de raíces de 400 km bajo algunos conti- nentes no son incompatibles con la tectónica de pla- cas, como explican claramente Sipkin y Jordan (1975). Sin embargo, estudios posteriores parecen indicar pequeñas diferencias entre el manto subcon- tinental y el suboceánico. El cambio de interpreta- ción se debe en parte a la apreciación de la depen- dencia de la atenuación sísmica con la frecuencia, y en parte al reconocimiento de que el carácter de los registros sísmicos de las islas oceánicas es quizás atípico”. Una hermosa manera de escudarse en tec- nicismos para no decir nada; es importante subrayar que, aunque EOS es una revista leída sobre todo por geofísicos, el debate tenía un tono muy general, y en su presentación se advertía que muchos de sus lecto- res ni siquiera estarían familiarizados con la tectóni- ca de placas: es decir, que constituía una excelente ocasión para argumentar con claridad sobre el esta- do físico del manto bajo los continentes.
¿Qué es lo que decían exactamente los tan cita- dos Sipkin y Jordan? Que las ondas sísmicas via- jan claramente más despacio bajo los océanos, de forma que “...las diferencias observadas en tiem- pos de viaje, junto con los datos de dispersión de las ondas superficiales, implican que las diferen- cias en la estructura de los continentes y océanos persisten hasta una profundidad superior a 400 km, y quizás a través de todo el manto” (Sipkin y Jordan, 1975, p. 1483). En suma, que Beloussov tenía razón en este punto (las elucubraciones de Sengör y Burke sobre las islas oceánicas se refie- ren a la discusión que Sipkin y Jordan hacen de la supuesta pluma de las Galápagos, y no tiene abso- lutamente nada que ver con el tema de la astenos- fera). La frase que hemos subrayado nos parece importante, porque vuelve a rescatar el concepto primero de astenosfera, tal como la definió Ba- rrell: un nivel plástico que abarcaba todo el manto bajo la litosfera.
En una publicación simultánea, Jordan acuñó un nuevo término, tectosfera, para esta litosfera tan
gruesa; pero poco después (Jordan, 1978, p. 544), lo repudió por innecesario, ya que reconoció que coincidía con el de litosfera; lo hemos presentado porque lo volveremos a encontrar un poco más adelante.
COMIENZA LA DISIDENCIA
Que, contra lo que afirmaban Sengör y Burke, los datos de Sipkin y Jordan entrañaban un proble- ma para el concepto de un nivel universal de baja velocidad sísmica lo puso de relieve el redactor de geofísica en la revista Science cuando, años des- pués (Kerr, 1986, p. 934) escribía “La conclusión de Jordan de que estas anomalías sísmicas eran producidas por raíces continentales permanentes creó una controversia a finales de los años setenta, en parte porque la teoría de formación de las pla- cas requería placas finas” y: “Resolver esta dife- rencia es la tarea que aguarda ahora a sismólogos y petrólogos” (id, p. 933). Una revisión de la bibliografía nos muestra que sólo algunos sismólogos estuvieron a la altura de la misión. En el primer congreso de la Unión Europea de Geofísica (en Estrasburgo, primavera de 1981), los geofísicos Giorgio Panza (Bari) y Stephan Mü- ller (Zürich) protestaban: “Una litosfera atenuada subyace el Rift Central Europeo, que se extiende desde el Mar del Norte hasta el Golfo de Lion. [Sin embargo], Escandinavia muestra una notable dife- rencia, con su casi total ausencia de un nivel aste- nosférico de baja velocidad. Nuestra principal conclusión es que hace falta revisar críticamente los modelos esquemáticos de tectónica de placas propuestos hasta la fecha...” (Panza y Müller, 1981, p. 99). En el mismo sentido se manifestaban otros geo- físicos. Tozer (1981), afirmaba: “A menudo se ha sugerido que el límite entre litosfera y astenosfera está a unos 100 km de profundidad...Sin embargo, si uno se pregunta cómo son definidos estos niveles, descubrirá en seguida una cuestión francamente confusa y controvertida. Los sismólogos parecen creer que la astenosfera es un hecho basado en ob- servaciones, y en concreto en la disminución con la profundidad de la velocidad de las ondas S en el manto superior; pero esto me parece un intento equivocado de resolver un viejo problema, más que el resultado de una evaluación cuidadosa de la na- turaleza de éste...” (p. 281), y: “...creo, como ex- pongo en adelante, que (por razones teóricas bási- c a s ) , h a y q u e r e c h a z a r l a i d e a d e u n n i v e l d e silicatos parcialmente fundidos en el manto supe- rior” (p. 282).
LA ETAPA DE TRANSICIÓN: los datos chirrían cada vez más fuerte, pero muchos geofísicos miran hacia otro lado
Durante la década de los 90 se produjeron avan- ces revolucionarios en la instrumentación geofísica, en especial la tomografía axial por ordenador, que
permitió radiografiar el interior de la Tierra. Para el tema de la astenosfera, esto supuso un trance críti- co: ahora ya no se podía hablar de las esperanzas de que el nivel de baja velocidad sísmica se confirma- se en el futuro, porque el futuro había llegado. Co- mo vamos a ver, esta revolución tecnológica resultó demoledora para la idea de Gutenberg; sin embar- go, como todas las revisiones, aunque sean parcia- les, de un paradigma, ésta no se produjo fácilmente. Por ejemplo, en dos trabajos publicados (en 1982 y
- en la revista Tectonophysics, un grupo de ge- ofísicos de universidades noruegas y suecas seguían proclamando la existencia de astenosfera entre unos 100 y 400 km (Fig. 2a), a pesar de que sus datos (Fig. 2b, c, d) decían lo contrario: que este nivel (y también la litosfera) estaba ocupado por un revolti- llo de zonas con diferentes velocidades sísmicas, unas mayores y otras menores que la media del manto. En otras palabras, que las zonas más calien-
tes (y por tanto más susceptibles de fluir) no forma- ban un nivel continuo, sino ‘islas térmicas’ separa- das entre sí por zonas rígidas. Esto es ya evidente en el primero de estos traba- jos (Husebye y Hovland, 1982), pero llega a su col- mo en el segundo (Husebye et al., 1986), que es mucho más detallado pero que, sobre todo, tiene el pecado añadido de formar parte del proyecto más ambicioso de la historia de la geofísica en Europa: la “Geotransversal europea” (European Geotraver- se), una sección tomográfica de todo el manto supe- rior desde el Cabo Norte hasta el Mediterráneo. Hu- biese sido un momento excelente para desmontar la parte astenosférica del paradigma, pero probable- mente esto es mucho más de lo que se puede pedir a un proyecto multinacional y multimillonario: hay demasiada política en la Big Science como para as- pirar a que acoja revoluciones en su seno.
Fig. 2. A) Litosfera y astenosfera ideales (rayados diagonales; el cuadriculado es una zona transicional) bajo el Sur de Escandinavia. B), C) Los datos de tomografía sísmica que supuestamente se resumían en la sección (a); las zonas de manto caliente (velocidades bajas, L) están dispersas entre las de manto neutro o frío (H), tanto en la litosfera (0-100 km) como en la supuesta astenosfera (100-300 km), sin formar nunca un nivel continuo (tomado de Husebye et al., 1986). D) Velocidades sísmicas para la profundidad teórica de la astenosfera para el conjunto de Escandinavia. Contra la presunción de un nivel plástico a esta profundidad, la mayor parte de la región muestra velocidades sísmicas altas, o sea rocas muy rígidas (tomado de Husebye y Hovland, 1982).
va (imágenes tomográficas). El segundo, que vuelve a aparecer la astenosfera primigenia, la de Barrell (todo el manto por debajo de la litosfera).
El otro descubrimiento del equipo francoameri- cano nos pone en la pista real de lo que pueden signi- ficar las bajas velocidades sísmicas locales: “La bue- na correlación de esta anomalía [una anomalía de baja velocidad que la tomografía permite detectar en el Atlántico Norte y que llega hasta los 250 km de profundidad] con los montes submarinos de Nueva Inglaterra sugiere que podría tratarse del rastro fó- sil del punto caliente que creó estos montes submari- nos...” ¿Y si “manchas” de anomalías térmicas anti- guas hubiesen quedado estratificadas en el manto superior oceánico, y los necesitados geofísicos de los sesenta las hubiesen tomado por un nivel semifundi- do universal? Las investigaciones de los últimos años han permitido responder afirmativamente a esta pregunta: los penachos térmicos tienden a frenarse al llegar al manto superior (Anguita, 1996, Fig. 2), y a esparcir en él material caliente que puede persistir allí durante cientos de millones de años. Esas zonas tendrán, a lo largo de esos periodos, un nivel de baja velocidad sísmica (este proceso se explica con más detalle en Anguita y Hernán, 1999). La ilusión de una astenosfera universal surgió del análisis de los datos de estas regiones, tanto como de la ignorancia intencionada de los datos del resto de las regiones.
El trabajo del equipo de Barruol tuvo el valor simbólico de haberse presentado en el Congreso de la Unión Europea de Geociencias...también en Es- trasburgo: dieciséis años después de la protesta de Panza y Müller, la revisión de los modelos más es- quemáticos de la tectónica de placas estaba a punto de producirse.
EL DERROCAMIENTO: la revolución tomográ- fica alcanza sus últimas consecuencias
En 1993, el National Research Council, la má- xima institución científica norteamericana, había publicado una especie de compendio sobre Ciencias de la Tierra, que denominó Solid Earth Sciences and Society. En él, y dentro del capítulo denomina- do Understanding our active planet, había (p. 53) una clara definición de la astenosfera versión Gu- tenberg: “...la astenosfera, una región de unos cuantos cientos de kilómetros en el manto superior caracterizada por la baja velocidad de las ondas S, donde los materiales se acercan a su punto de fu- sión y donde puede estar concentrado el flujo del manto...”. Sin embargo, paradoja flagrante, en este mismo artículo (p. 34) se ilustra una sección de la Tierra (Fig. 4) en la que la astenosfera simplemente ha desaparecido. ¿Motivo? La circulación total en el manto detectada por la tomografía sísmica al de- finir la subducción de la litosfera hasta el núcleo. Tras el trabajo pionero de Dziewonsky y Woodhou- se (1987) en este sentido, hubo un aluvión: Tackley et al. (1993), Vidale (1994), Wysession (1996), Van der Hilst et al. (1997), resumidos por Kerr en 1997 en una noticia de reminiscencias novelescas: 20. leguas bajo la Tierra.
Por fin, y puesto que todo el manto fluye, los datos habían convertido en innecesario un nivel donde se concentrase el flujo del manto. La aste- nosfera no había sido la única víctima de este avan- ce: las dorsales también habían sido destronadas, y por el mismo motivo: si la subducción llegaba al núcleo, también las corrientes ascendentes deberían surgir de él, y todos los datos (tanto tomográficos como geoquímicos y dinámicos [p. ej., Ziegler, 1993]) indicaban que las dorsales tenían fuentes de alimentación someras, salvo en las áreas (como Is- landia) en las que coincidían con un punto caliente. Así pues, la situación transicional que represen- taba Solid Earth Sciences and Society duró muy po- co. En un libro sobre dinámica terrestre publicado en 1999 (Dynamic Earth: Plates, plumes and man- tle convection, del australiano G.F. Davies) pode- mos leer: ¿Un nivel de despegue? La idea de que las placas se deslizaban sobre un nivel de muy baja viscosidad situado bajo la litosfera se originó al principio de la historia de la tectónica de placas. Sin embargo, el argumento que acabamos de presentar [que el esfuerzo re- querido para que el manto sublitosférico arrastre las placas no precisa de un nivel de baja viscosi- dad entre ambos] demuestra que tal nivel es inne- cesario para explicar los movimientos de las pla- cas. De hecho, las velocidades de éstas pueden s e r j u s t i f i c a d a s e n t é r m i n o s g e n e r a l e s c o n u n manto de viscosidad uniforme. Además, y como ya se demostró, una capa de unos 100 km de es- pesor no sirve como nivel de despegue a no ser que su viscosidad sea tres o cuatro órdenes de magnitud menor que la del manto adyacente. (Da- vies, 1999, p. 330).
Fig. 4. La dinámica global del manto terrestre. Tras sufrir una densificación mineralógica a los 670 km, la litosfera subduce en cascada hasta el núcleo, formando en nivel discontinuo D’’, cuya capacidad de reciclado se desconoce. Al mismo tiempo, zonas especialmente calientes del núcleo impulsan penachos térmicos desde la base del manto (tomado de National Research Council: Solid Earth Sciences and Society, 1993).
CONCLUSIÓN: revoluciones y rebatiñas
Este epitafio es el preludio del futuro en el que el término mismo de astenosfera empezará a desa- parecer del léxico geológico. Paul Tackley, uno de los pioneros de la tomografía del manto, ha escrito (Tackley, 2000) para la revista Science un artículo de revisión de estos temas que comienza con las si- guientes palabras, no novedosas pero sí muy claras:
La convección en estado sólido del manto te- rrestre (2.900 km de espesor) es el mecanismo motor de la tectónica de placas y de toda la activi- dad geológica asociada a ésta en la superficie de nuestro planeta, como son la deriva continental, la sismicidad, el vulcanismo y las orogenias. La convección en el manto y la tectónica de placas constituyen un solo sistema, en el que las placas oceánicas son la cubierta térmica superior, en- friada en la convección. El motor del lento movi- miento de las placas y del manto es el calor ra- diactivo y el enfriamiento residual del planeta a través de sus 4.500 millones de años de historia (Tackley, 2000, p. 2002).
Ya no hay menciones a la astenosfera, sino ra- diografías del manto en las que aparecen superplu- mas y superzonas de subducción (Fig. 3 A del Do- cumento 7). De cara al futuro, se podría discutir la posibilidad de mantener el término en su sentido ori- ginal (el de Barrell: todo el manto por debajo de la litosfera). Sin embargo, esa opción (semejante a la de mantener otros términos, como el de geosinclinal, con acepciones limitadas) supondría introducir una seria ambigüedad en toda la Geología del siglo XXI. La esfera débil seguirá persistiendo unas décadas, por inercia, hasta su total desaparición, como un perfecto ejemplo histórico de las prisas que nunca deberían llevar los científicos, ni siquiera durante las revoluciones. Sería aconsejable que no persistiese en los libros de texto durante tan largo tiempo.
EPÍLOGO: algunas preguntas en el aire
¿Cómo se explican los perfiles sísmicos que muestran un nivel de baja velocidad en el manto superior?
Hay dos posibles explicaciones: o bien están re- alizados en zonas donde realmente existe una zona de baja rigidez en el manto superior (en general, material inyectado por un penacho térmico), o bien los datos no tenían una sola interpretación, y eran compatibles con un ascenso más lento de la veloci- dad (como en la figura 1b).
Si desaparece el concepto de astenosfera, ¿qué pasa con el de litosfera?
Permanece igual: la base de la litosfera es el co- mienzo del manto con capacidad de fluir, que ya no recibe un nombre especial. La base de la litosfera no es un plano nítido, sino la zona en la que los au- mentos de temperatura y (sobre todo) de presión cambian las propiedades reológicas del material del manto.
¿Cómo afecta al concepto de isostasia la de- función de la astenosfera? Algunas de las estructuras que la tomografía sísmica ha detectado en el manto profundo (como las superplumas de la figura 4) podrían ser no sólo zonas de distinta temperatura, sino también de dis- tinta densidad. En diversas zonas se acumulan prue- bas de que la forma del geoide (elevaciones o de- presiones) no está justificada por las estructuras del manto superior. Islandia, por ejemplo, podría consi- derarse como el trofeo de una cucaña que está apo- yada en el núcleo. En general, habrá que acostum- brarse a pensar en la frontera manto-núcleo como el nivel último de compensación isostática. Todo un triunfo para los amantes de la historia de la Ciencia, porque cuando Barrell acuñó el término de astenos- fera estaba pensando precisamente en esto, en una capa de enorme espesor. Si las placas subducidas llegan hasta el nú- cleo, ¿por qué la sismicidad acaba a los 670 km? Los seísmos someros (hasta unos 50 km) se producen por unión de microgrietas que generan una falla. Sin embargo, este mecanismo no puede funcionar a alta presión, que impide la apertura de microgrietas. Se ha demostrado en el laboratorio que los seísmos de profundidad intermedia (hasta 400 km) se producen cuando la serpentina (olivi- no hidratado) existente en la placa que subduce se deshidrata a causa del calor: el agua expulsada de la red mineral contrarresta la presión y permite abrir microgrietas. En cuanto a los seísmos de fo- co profundo, se generan por la transformación de olivino en su fase densa (estructura tipo espinela), transformación que se produce a lo largo de es- tructuras llamadas (por no crear espacio sino ab- sorberlo) antigrietas. La unión de antigrietas for- ma una falla, que causa el terremoto. Pero una vez que todo el olivino se ha transformado a espinela (proceso que, estadísticamente, acaba poco antes de los 500 kilobares, la presión reinante a unos 700 km de profundidad), ya no existe ningún me- canismo que pueda causar seísmos: la placa des- ciende deformándose plásticamente, como una al- f o m b r a q u e s e a r r u g a. E s t o s p r o c e s o s e s t á n explicados eficazmente en el artículo “Solución a la paradoja de los terremotos profundos”, apareci- do en el nº 218 de Investigación y Ciencia (No- viembre de 1994). Entonces, ¿cómo se mueven las placas? El manto sublitosférico las arrastra. Ahora el paralelo con la cacerola de sopa hirviendo es aún más próximo: las placas son la costra de grasa, la espuma de la Tierra, en la imagen del geoquímico francés Claude Allègre. Y ahora, ¿qué hacemos sin astenosfera, con lo didáctica que era y lo bien que la entendían los alumnos? Sugerimos dos cosas: una, utilizar su historia como ejemplo de lo que no se debería hacer en Ciencia; y dos, pasar el testigo de las bellas ideas movilistas a un fenómeno que sí parece real (al me- nos, se descubrió cuando se estaba buscando otra
Tackley, P.J. (2000). Mantle convection and plate tectonics: toward an integrated physical and chemical theory. Science, 288, 2002-2007. DOCU- MENTO 7
Tackley, P.J., Stevenson, D.J., Glatzmaier, G.A. y Schubert, G. (1993). Effects of an endothermic phase transition at 670 km depth in a spherical mo- del of convection in the Earth’s mantle. Nature, 361, 699-704.
Tozer, D.C. (1981). The mechanical and electri- cal properties of Earth’s asthenosphere. Phys. Earth Planet. Int., 25, 280-296.
Van der Hilst, R.D., Widiyantoro, S. y Engdahl, E.R. (1997). Evidence for deep mantle circulation from global tomography. Nature, 386, 578-584. Vidale, J.E. (1994). A snapshot of whole mantle flow. Nature, 370, 16-17. Wilson, J.T. (1968). A reply to V.V. Beloussov. Geotimes, (Diciembre), 20-22. DOCUMENTO 2 Wysession, M.E. (1996). Continents of the core. Nature, 381, 373-374. Ziegler, P.A. (1993). Plate-moving mecha- nisms: their relative importance. J. Geol. Soc., Lon-
don. 150, 927-940.
Este artículo fue escrito con la finalidad de documentar un debate sobre la astenosfera surgido a raiz de unas declaraciones del autor del mismo al diario El País. El País recogía unas manifestaciones de diversos profesores sobre los contenidos de geología en los nuevos curriculos de enseñanza secundaría. Francisco Anguita, calificaba de "raro, cuando no anticua- do", el programa de geología y biología del bachillerato de ciencias de la naturaleza y de la salud que se presentaba en aquellos momentos, que dedicaba un epígrafe y consagraba como "paradigma" una capa de la Tierra que se demuestra inexistente, o al menos con el papel que en la mayoria de libros de texto se le asigna. Pero...¿Existe realmente la astenosfera...? ¿y si no existe...? ¿Cómo movemos los continentes...? ¿Có- mo se explican los perfiles sísmicos que indican que hay un nivel de baja velocidad en el manto supe- rior? Sin astenosfera, ¿sigue siendo válido el principio de la isostasia? Si la subducción llega hasta el nú- cleo, ¿por qué la sismicidad termina a los 670 km? ... Estas preguntas fueron formuladas al autor, personalmente o mediante correo electrónico. Para dar respuesta a estas cuestiones, se escribió este artículo que entonces insertamos en una página web de nue- va creación y a partir de la cual invitamos a los interesados a subscribirse a una lista abierta para iniciar un debate. Se puede leer una crónica de esta experiencia en este mismo número de Enseñanza de las Ciencias de la Tierra (página 204).
Josep Verd
