De plasticidad suave a salvaje en el manto superior de la Tierra

Por qué las rocas en lo profundo de la Tierra no siempre fluyen con suavidad

Muy por debajo de nuestros pies, el manto de la Tierra está compuesto por roca sólida y caliente que se desplaza lentamente a lo largo de millones de años, impulsando el movimiento de los continentes. Este flujo lento suele imaginarse como algo suave y constante, similar a la miel fría. El artículo resumido aquí desafía esa imagen. Al sondear pequeños parches de minerales del manto en el laboratorio, los autores muestran que incluso la roca aparentemente sólida y de movimiento lento puede deformarse en repentinos estallidos microscópicos. Estos sacudones ocultos podrían ayudar a explicar terremotos profundos enigmáticos y otros deslizamientos sorprendentes dentro de nuestro planeta.

De un flujo suave a sacudidas repentinas

Durante décadas, los geofísicos han asumido que el manto superior se deforma principalmente por un flujo continuo y casi invariable. Las medidas a gran escala del movimiento de las placas y la relajación tras terremotos muestran desplazamientos suaves y graduales, lo que refuerza esa visión. Pero trabajos de la ciencia de materiales han descubierto un espectro de comportamientos más rico en metales, hielo y otros cristales. En lugar de fluir de forma uniforme, muchos materiales se deforman a tirones, con breves oleadas de deformación interna llamadas avalanchas de dislocaciones. Este rango, desde un comportamiento casi estable «suave» hasta uno muy brusco «salvaje», se conoce como plasticidad de suave a salvaje. El nuevo estudio pregunta: ¿dónde se sitúa el olivino, el mineral principal del manto terrestre, en este espectro?

Pellizcando volúmenes diminutos de roca del manto

Los autores revisitan una serie de experimentos de nanoindentación realizados en cristales monofásicos de olivino. En estas pruebas, una punta de diamante con un extremo muy pequeño y redondeado se presiona contra el cristal mientras el instrumento registra cómo el muestra responde y cómo se hunde su superficie. Al principio, la respuesta es elástica: el cristal recupera su forma si se retira la carga. Luego, un brusco «pop‑in» señala el inicio de la deformación permanente. Tras eso, la indentación se profundiza a medida que el cristal fluye plásticamente. El equipo se centró en esta etapa posterior para ver si el aparente flujo plástico suave ocultaba pequeños saltos repentinos en el desplazamiento.

Detectando avalanchas microscópicas

Analizando cientos de curvas carga‑desplazamiento, los investigadores hallaron que la mayoría de las pruebas contenían muchos estallidos pequeños: saltos rápidos en la profundidad de la indentación que destacaban por encima del ruido de fondo. Estos estallidos tenían por lo general solo unos pocos nanómetros de altura pero ocurrían dentro de intervalos de medida individuales, lo que indica eventos muy rápidos. El análisis estadístico mostró que sus tamaños seguían una distribución log‑normal, un patrón esperado cuando muchas dislocaciones —defectos lineales dentro del cristal— se mueven en avalanchas correlacionadas en lugar de hacerlo de forma independiente. Usando métodos que convierten datos de indentación en estimaciones de esfuerzo‑deformación, los autores calcularon que, después del pop‑in inicial, alrededor del 4–12 % de la deformación plástica total en estos experimentos se transportó mediante tales estallidos. En conjunto, el olivino a temperatura ambiente se comporta mayoritariamente de forma suave, pero con una componente «salvaje» medible.

Escalando del laboratorio al interior profundo de la Tierra

Para conectar estos hallazgos con el manto, el estudio utiliza un marco teórico que relaciona la salvajidad con dos factores clave: el tamaño de la región observada y la resistencia interna al movimiento de dislocaciones. Cuando la muestra es grande o las barreras al movimiento de dislocaciones son fuertes, muchas avalanchas pequeñas se mezclan en una señal aparentemente continua—plasticidad suave. Cuando la región es pequeña o la resistencia es débil, avalanchas individuales dominan—plasticidad salvaje. Las medidas y leyes de flujo para el olivino sugieren que, en el manto superior litosférico frío y resistente de la Tierra, la resistencia es alta y la plasticidad permanece suave a la mayoría de las escalas. En contraste, en la astenosfera más caliente y con menor resistencia, el mismo marco predice un comportamiento extremadamente salvaje, con deformación hasta la escala de grano que se realiza principalmente mediante avalanchas intermitentes en lugar de un flujo constante.

Estallidos ocultos y los misteriosos deslizamientos profundos de la Tierra

Estos resultados implican una transición con la profundidad: desde una plasticidad mayoritariamente suave en el manto superior somero hasta una plasticidad altamente intermitente y salvaje en profundidad. Para un satélite o una estación GPS en la superficie, este comportamiento profundo aún se vería suave, porque innumerables avalanchas a escala de grano se promedian sobre vastas distancias y largos intervalos de tiempo. Sin embargo, donde las tasas de deformación son localmente altas—como en zonas de subducción o zonas de cizalla dúctil—los estallidos de movimiento de dislocaciones pueden ayudar a iniciar o amplificar inestabilidades a mayor escala, incluidos terremotos profundos y eventos de deslizamiento lento. En términos sencillos, el estudio muestra que el aparentemente tranquilo y crepitante manto terrestre podría estar vibrando con «terremotos rocosos» microscópicos, y que esta salvajidad oculta podría ser un ingrediente importante que falta en nuestra comprensión de por qué y cómo la Tierra sólida a veces falla de forma repentina en lugar de fluir en silencio.

Cita: Wallis, D., Kumamoto, K.M. & Breithaupt, T. Mild-to-wild plasticity of Earth’s upper mantle. Nat. Geosci. 19, 339–344 (2026). https://doi.org/10.1038/s41561-026-01920-7

Palabras clave: manto superior, olivino, plasticidad, avalianchas de dislocaciones, astenosfera