La fosa de Tonga es una fosa oceánica situada en el suroeste del océano Pacífico . Es la fosa más profunda del hemisferio sur y la segunda más profunda de la Tierra después de la fosa de las Marianas . La velocidad tectónica de placas más rápida de la Tierra se produce en este lugar, ya que la placa del Pacífico se está subduciendo hacia el oeste en la fosa.
El punto más profundo de la fosa de Tonga, el Abismo Horizonte a 23°15′30″S 174°43′36″O / 23.25833, -174.726667 , tiene una profundidad de 10.800 ± 10 m (35.433 ± 33 pies), lo que lo convierte en el punto más profundo del hemisferio sur y el segundo más profundo de la Tierra después del Abismo Challenger en la fosa de las Marianas . Recibe su nombre por el buque de investigación Horizon del Instituto Scripps de Oceanografía , cuya tripulación descubrió el abismo en diciembre de 1952. [2]
Como una de las fosas abisales más profundas , el sedimento de la fosa Horizon alberga una comunidad de gusanos redondos . Un estudio de 2016 encontró que la abundancia de individuos en esta comunidad es seis veces mayor que en un sitio en el borde de la fosa a aproximadamente 6250 m (20 510 pies) cerca de la profundidad y que la diferencia en biomasa entre estas ubicaciones es aún mayor. La diversidad de especies, por otro lado, es el doble de grande en la pendiente de la fosa, probablemente debido a un pequeño número de especies oportunistas en la fosa. [3] Las cifras de abundancia y biomasa son similares para las profundidades de la Fosa de las Marianas, pero considerablemente más bajas en la Fosa Perú-Chile . [4]
La fosa de Tonga y el área de operaciones fueron inspeccionadas por el buque de apoyo, el buque de apoyo sumergible profundo DSSV Pressure Drop , con un sistema de ecosonda multihaz Kongsberg SIMRAD EM124. Los datos recopilados se donarán a la iniciativa GEBCO Seabed 2030. [5] [6] La inmersión fue parte de la expedición Five Deeps . [7] El objetivo de esta expedición es mapear y visitar exhaustivamente los puntos más profundos de los cinco océanos del mundo para fines de septiembre de 2019. [7]
Como parte de la expedición Five Deeps, Sirena Deep, a 5.750 km (3.570 mi) de distancia de Horizon Deep, fue visitado por Victor Vescovo en el primer descenso tripulado al fondo de Sirena Deep el 5 de junio de 2019 (en el Deep-Submergence Vehicle DSV Limiting Factor , un sumergible modelo Triton 36000/2) y midió una profundidad de 10.823 m (35.509 pies) ±10 m (33 pies) mediante mediciones directas de presión CTD . [8] Este descenso y medición directa de la profundidad de Sirena Deep ocurrió un mes después de descender cuatro veces al fondo de Challenger Deep , que también está aproximadamente a 6.000 km de la fosa de Tonga.
La región entre la fosa de Tonga y la cuenca del arco posterior de Lau , la dorsal de Tonga-Kermadec , se mueve independientemente de las placas australiana y del Pacífico y se subdivide en varias placas pequeñas: las placas de Tonga , Kermadec y Niuafo'ou . La placa de Tonga está orientada hacia la fosa de Tonga. [9]
El sistema de la Fosa-Arco de Tonga es un margen convergente no acrecionista dominado por la extensión. La placa del Pacífico se está subduciendo hacia el oeste en la fosa. La tasa de convergencia se ha estimado en 15 cm/año (5,9 pulgadas/año), pero las mediciones GPS en la fosa norte indican una tasa de convergencia de 24 cm/año (9,4 pulgadas/año) allí. [10] Esta es la velocidad de placa más rápida en la Tierra, un resultado es la zona más activa de sismicidad del manto de la Tierra . [11] Las tasas de subducción disminuyen hacia el sur a lo largo del Arco Tonga-Kermadec, de 24 cm/año (9,4 pulgadas/año) en el norte a 6 cm/año (2,4 pulgadas/año) en el sur y también se vuelven más oblicuas hacia el sur. La alta tasa en la Fosa de Tonga se debe en gran medida a una reducción en la extensión en la Cuenca de Lau. [12] La extensión de la corteza en la dorsal Lau-Colville del Mioceno comenzó hace 6 Ma, lo que dio inicio a la apertura de la cuenca Lau - Fosa Havre . Esta extensión se ha propagado hacia el sur desde entonces y se ha convertido en un centro de expansión en la cuenca Lau frente a la fosa Tonga. De este modo, se produce nueva corteza frente a las fosas Tonga-Kermadec, mientras que la corteza antigua se consume detrás de ella en la fosa Tonga. [13]
Si bien la mayoría de los grandes terremotos ocurren en la zona de contacto entre ambas placas tectónicas, relacionados con la fricción durante la subducción, otros se producen en la placa del Pacífico debido a su curvatura. [14] La corteza del Pacífico que desciende hacia la fosa es antigua, de 100 a 140 Ma, y relativamente fría, por lo que puede almacenar mucha energía elástica. A medida que se adentra en el manto, más de 600 km (370 mi), y encuentra barreras, se va contorsionando, lo que produce terremotos de manto profundo. [15]
A unos 500 km (310 mi) por debajo de la cuenca del norte de Fiji , un segmento desprendido de la placa australiana subducida ha chocado con la placa del Pacífico subducida, lo que produce muchos terremotos de gran escala. La placa del Pacífico subducida también se está deformando en la colisión, ya que ambas placas se asientan en la discontinuidad de 660 km . Esta colisión de placas probablemente ocurrió hace 5-4 Ma, cuando la cuenca de Lau comenzó a abrirse. [16]
Las fosas oceánicas son lugares importantes para la formación de lo que se convertirá en corteza continental y para el reciclaje de material de vuelta al manto . A lo largo de la fosa de Tonga, los derretimientos derivados del manto se transfieren a los sistemas de arcos insulares, y se recogen sedimentos oceánicos abisales y fragmentos de corteza oceánica. [10]
El extremo norte de la fosa de Tonga (a 15°10'S) probablemente está vinculado a la zona de fractura de Fiji, con una orientación este-oeste al norte de Fiji, pero la fosa termina en una transición compleja de subducción a un movimiento de deslizamiento de rumbo y los patrones de sismicidad indican la presencia de una zona de transición de unos 100 km de ancho (62 mi) en lugar de una simple falla transformante . En o cerca de esta zona hay una triple unión cresta-cresta-cresta ( 15°37′S 174°52′O / 15.617, -174.867 ), conocida como la Triple Unión del Rey o Mangatolu (MTJ), caracterizada por deformación y vulcanismo reciente e intenso (véase, por ejemplo, Home Reef ). El arco volcánico de Tofua en la cordillera norte de Tonga se extiende a menos de 40 km (25 millas) del extremo norte de la fosa. [17]
Justo al norte de la MTJ se encuentra el Centro de Expansión del Noreste de Lau (NELSC), que se extiende de sur a norte y que intercepta el extremo norte de la Fosa de Tonga y es uno de los tres principales centros de expansión en la cuenca norte de Lau (junto con el Centro de Expansión de Futuna y el Centro de Expansión del Noroeste de Lau). La tasa máxima de expansión en el NELSC es de 94 mm/a (3,7 pulgadas/año), pero la expansión disminuye a cero en cada extremo del centro de expansión. Sin embargo, la tasa total de expansión entre las placas de Tonga y Australia es de 157 mm/a (6,2 pulgadas/año), y por lo tanto deben existir microplacas y/o zonas de deformación adicionales. El NELSC probablemente recibe contribuciones magmáticas del punto caliente de Samoa . [18] El NELSC tiene una morfología similar a la de las dorsales de expansión lenta con muchas dorsales y depresiones muy juntas. En el punto donde se encuentra con la fosa, se está desarrollando un límite de transformación de cresta entre la dorsal de Tonga, la placa del Pacífico y la placa australiana. [17]
Al noreste de la curva de 60° de la fosa de Tonga, el fondo marino del Pacífico está lleno de lineaciones paralelas, que se han interpretado como restos de un centro de expansión extinto que se extendía de este a oeste sobre la placa del Pacífico, mucho más antiguo que la fosa de Tonga. [17]
En su extremo sur ( c. 26°S ) la fosa de Tonga está colisionando con la cadena de montes submarinos Louisville , una cadena de guyots y montes submarinos en la placa del Pacífico aproximadamente paralela a la cadena de montes submarinos Hawaianos-Emperadores en el Pacífico norte. La zona de colisión de Louisville migra hacia el sur a una velocidad de 18 cm/año (7,1 pulgadas/año) debido a la diferencia en el ángulo oblicuo entre la dorsal de Louisville con respecto a la dirección de convergencia. En la cuenca oriental de Lau, los centros de expansión se propagan hacia el sur aproximadamente a la misma velocidad. La zona de colisión también desplaza la fosa de Tonga hacia el noroeste en relación con la fosa de Kermadec en c. 50 km (31 millas) . [10] La dorsal de Louisville en subducción ha provocado una cantidad significativa de erosión en el borde exterior del antearco meridional de Tonga y probablemente ha acelerado el hundimiento en la fosa de Tonga, un proceso que convierte a la fosa de Tonga en la segunda fosa más profunda de la Tierra y considerablemente más profunda que la fosa de Kermadec. [19]
El monte submarino Osbourn, el más antiguo y más occidental de los montes submarinos de Louisville , se encuentra en el borde de la fosa y su antigua cima plana actualmente se está inclinando hacia la fosa. [20] Al oeste del monte submarino Osbourn, una amplia zona de bloques fallados hace que la fosa sea 3000 m (9800 pies) menos profunda, mientras que el arco frontal adyacente se eleva unos 300 m (980 pies) y está cubierto por cañones . [21]
La zona de colisión de Louisville se correlaciona con una zona de inactividad sísmica a lo largo de la fosa Tonga-Kermadec conocida como la "brecha de Louisville". Esta brecha en la sismicidad indica que los montes submarinos en subducción inhiben o incluso impiden la sismicidad en las zonas de subducción, tal vez al aumentar los intervalos entre terremotos, pero el mecanismo detrás de este proceso es poco conocido. [22]
La evidencia geoquímica sugiere que la cadena Louisville ha estado subduciendo bajo el Arco Tonga-Kermadec desde hace 4 Ma. Los estudios sísmicos han identificado un flujo de manto hacia el sur a lo largo del arco que indica que el manto del Pacífico está siendo reemplazado por el manto indoaustraliano al oeste de la Fosa de Tonga. [23]
La fosa de Osbourn, situada a 25,5°S justo al norte de la zona de colisión de la dorsal de Louisville, es una dorsal extinta de 900 km (560 mi) de longitud a medio camino entre dos grandes mesetas oceánicas al norte y al sur de la fosa de Tonga respectivamente: Manihiki a 1.750 km (1.090 mi) al norte y Hikurangi a 1.550 km (960 mi) al sur. Estas mesetas formaban parte de la gran provincia ígnea (LIP) Ontong Java -Manihiki-Hikurangi de 100 × 10 6 km 3 (3,5 × 10 18 pies cúbicos) . La expansión entre las mesetas cesó cuando Hikurangi colisionó con la dorsal de Chatham al este de Nueva Zelanda, que se había estimado que tenía una antigüedad de 86 Ma, [24] aunque puede ser tan reciente como 79 Ma. [25] El extremo occidental de la fosa de Osbourn está delimitado por la fosa de Tonga y el oriental por el escarpe Wishbone-East Manihiki . Entre ambos extremos, la fosa de Osbourn se divide en tres segmentos separados por desfases dextrales. Cerca de la fosa de Tonga, la batimetría de estas estructuras se ve afectada por la rotación de la placa del Pacífico. [26]
El monte submarino Capricornio es un guyot ubicado en la pared oriental de la fosa norte de Tonga (ver mapa arriba). Es un guyot grande, de 100 km (62 mi) de ancho en su base con una pequeña parte de su cima arrecifal o lagunar que alcanza los 440 m (1,440 ft) por debajo del nivel del mar. La curvatura de la placa del Pacífico en la fosa de Tonga actualmente la está cortando como una hogaza de pan: dentro del guyot se está desarrollando un sistema de horst y graben con dirección norte-sur paralelo a la fosa; la pendiente occidental del guyot ha alcanzado la fosa de 9,000 m (30,000 ft) de profundidad y ha comenzado a llenarla; la cima del guyot está inclinada 1.7° hacia la fosa y su centro está a solo 45 km (28 mi) del eje de la fosa. [27] Se espera que el monte submarino Capricornio sea consumido completamente por la fosa dentro de 500,000 años. [28]
Cuando la misión Apolo 13 fue abortada en 1970 debido a una explosión en un tanque de oxígeno, tuvo que traer todo el Módulo Lunar de regreso a la Tierra. Como el LEM fue desechado antes de la reentrada, su generador termoeléctrico de radioisótopos se rompió en la atmósfera y la fuente de calor se hundió en un área del Océano Pacífico que se encuentra en la Fosa de Tonga o cerca de ella. Sin embargo, debido a la carcasa protectora, no se pudo detectar ninguna liberación de 238 Pu ( vida media de 87,7 años) utilizada como fuente de calor en el generador termoeléctrico mediante monitoreo atmosférico y oceánico. [29]
22°S 174°O / 22°S 174°O / -22; -174
