Investigadores Crean un Mapa 3D del Interior de la Tierra


Sismólogos han lanzado la primera de una serie de imágenes que te ofrece imágenes 3D del interior de la tierra que prometen aumentar la resolución. El equipo aprovechará el poder del Titán, el superordenador de Cray xk7 administrado por el Departamento de energía de Oak Ridge Leadership computing del laboratorio nacional de Oak Ridge, en Tennessee. Titán, que tiene un rendimiento pico teórico superior a 27,000 trillones de cálculos por segundo, o 27 "petaflops", ha hecho posible para los investigadores con datos sísmicos, mapas de datos especialmente sobre la forma en que las ondas de un terremoto pasan a través de la tierra, para crear el 3D.

"El interior de la tierra es muy intrigante y fascinante, y hay un montón de preguntas acerca de cómo funciona, como se ve, y lo que sucede al llegar cerca de la frontera del núcleo, el manto," dice Jeroen Tromp, pH.d., profesor de matemática aplicada y computacional, geología y Geociencias y director asociado del Instituto de Princeton de ciencia computacional e ingeniería , parte de la Universidad de Princeton. Tromp es el investigador principal de trabajo del equipo.

"Somos exploradores del interior profundo de la tierra, y estamos tratando de averiguar lo que está sucediendo allá abajo,", señala. Los investigadores están interesados en cómo la tierra funciona como un motor a calor, cómo se produce la convección, qué sucede con una placa que se sumerge debajo de otra placa, y qué información se puede recolectar del afloramiento del manto.

Los investigadores comenzaron por recoger los registros sísmicos de todos los terremotos con una magnitud mayor de 5.5 desde que las redes digitales modernas entraron en vigencia en 1992, según Tromp. "Es necesario un terremoto de esa magnitud para llevar a las olas a viajar claro en todo el planeta", explica.

Una vez que los terremotos han sido seleccionados, el equipo simula numéricamente utilizando un modelo 3D existente del interior de la tierra que es muy realista y detallado. Las simulaciones y las observaciones reales entonces se comparan cuidadosamente para encontrar las discrepancias para que el modelo pueda mejorarse.

Con tomografía 3D es posible aislar sectores tanto verticales como horizontales del manto. Los colores cálidos indican velocidades de la onda sísmica inferior al promedio, mientras que los colores fríos indican velocidades superiores a la media.

Para el primer modelo desarrollado, la velocidad y atenuación de ondas sísmicas al pasar a través de materiales en el interior de la tierra fueron medidos por los sismógrafos del mundo y utilizaron para crear una imagen 3D extendiéndose unos 2,900 km hacia el núcleo. El modelo fue basado en una imagen creada por registros sísmicos de 253 terremotos. El modelo actual, que se encuentra en desarrollo, incluye datos de 1,000 eventos sísmicos, mejorando la resolución. Además, el nuevo modelo incorporará medidas anisotrópicas, es decir, medidas que toman en cuenta la dependencia direccional de la velocidad de la onda sísmica en varios tipos de materiales. Esas medidas deben ayudar al equipo a establecer las orientaciones y el movimiento del manto rocoso.

El objetivo es, en definitiva crear una imagen basada en más de 4,000 eventos que resultarán en un mapa que se extiende hasta el núcleo de la tierra, pero esto tendrá que esperar hasta que llegue la Cumbre, el superordenador que reemplazará a Titán, en el 2018. Cumbre ofrecerá por lo menos cinco veces la potencia de cálculo de Titán, según el material publicado por el laboratorio nacional de Oak Ridge.

Mientras que los investigadores han estado utilizando inversiones de forma de onda completa durante más de 30 años, las mejoras recientes en tecnología informática han hecho posible aplicarlas a escala mundial, según Tromp. "La confluencia de datos [enormes cantidades de alta calidad], ordenadores potentes y modernos métodos numéricos han hecho esto posible", dice. "No va a haber ninguna vuelta atrás. Creo que realmente va a cambiar la forma de hacer Sismología".

El equipo que creó el modelo de primera generación es grande e incluye a expertos en sismología observacional, geofísica computacional, métodos numéricos y la visualización, junto con expertos en informática de todo el mundo en sistemas a gran escala y la facilitación de la entrada-salida. "La ciencia más emocionante está casi siempre en la naturaleza," según Tromp. "Creo que esto es sólo el comienzo de un tiempo muy, muy emocionante".

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