Las fuerzas gravitacionales evitan que el núcleo asimétrico de la Tierra nos vuelque
julio 31, 2021
A más de 5.000 kilómetros por debajo de nosotros, el núcleo metálico sólido de la Tierra no se descubrió hasta 1936. Casi un siglo después, todavía luchamos por responder a preguntas fundamentales sobre cuándo y cómo sucedió. ”Se forma por primera vez.
Estos no son acertijos fáciles de resolver. No podemos muestrear directamente el núcleo interno, por lo que la clave para desentrañar sus misterios radica en la colaboración entre sismólogos, que lo muestrean indirectamente con ondas sísmicas, geodinámicos, que crean modelos de su dinámica, y físicos terrestres. planchar. aleaciones a altas presiones y temperaturas.
Al combinar estas disciplinas, los científicos han proporcionado una pista importante sobre lo que está sucediendo a kilómetros bajo nuestros pies. En un nuevo estudio, revelan cómo el núcleo interno de la Tierra está creciendo más rápido en un lado que en el otro, lo que podría ayudar a explicar la edad del núcleo interno y la fascinante historia del campo magnético de la Tierra.
Tierra primitiva
El núcleo de la Tierra se formó muy temprano en los 4.500 millones de años de historia de nuestro planeta, en los primeros 200 millones de años. La gravedad empujó el hierro más pesado hacia el centro del joven planeta, dejando minerales rocosos y de silicato para formar el manto y la corteza.
La formación de la Tierra capturó mucho calor dentro del planeta. La pérdida de este calor y el calentamiento debido a la desintegración radiactiva en curso han impulsado desde entonces la evolución de nuestro planeta. La pérdida de calor dentro de la Tierra provoca un flujo vigoroso en el núcleo exterior de hierro líquido, que crea el campo magnético de la Tierra. Mientras tanto, el enfriamiento en el interior profundo de la Tierra ayuda a alimentar la tectónica de placas, que da forma a la superficie de nuestro planeta.
A medida que la Tierra se enfrió con el tiempo, la temperatura en el centro del planeta finalmente cayó por debajo del punto de fusión del hierro a presiones extremas, y el núcleo interno comenzó a cristalizar. Hoy en día, el núcleo interno sigue creciendo en aproximadamente 1 mm de radio cada año, lo que equivale a la solidificación de 8.000 toneladas de hierro fundido por segundo. Dentro de miles de millones de años, este enfriamiento eventualmente conducirá a la solidificación de todo el núcleo, dejando a la Tierra sin su campo magnético protector.
Problema basico
Se podría suponer que esta solidificación crea una esfera sólida homogénea, pero este no es el caso. En la década de 1990, los científicos se dieron cuenta de que la velocidad de las ondas sísmicas que atravesaban el núcleo interno variaba inesperadamente. Esto sugirió que algo asimétrico estaba sucediendo en el núcleo interno.
Específicamente, las mitades este y oeste del núcleo interno mostraron diferentes variaciones en la velocidad de la onda sísmica. La parte oriental del núcleo interno se encuentra debajo de Asia, el Océano Índico y el Océano Pacífico occidental, y el oeste se encuentra debajo de las Américas, el Océano Atlántico y el Pacífico oriental.
El nuevo estudio sondeó este misterio, utilizando nuevas observaciones sísmicas combinadas con modelos geodinámicos y estimaciones del comportamiento de las aleaciones de hierro a alta presión. Descubrieron que el núcleo interior oriental debajo del mar de Banda en Indonesia está creciendo más rápido que el lado occidental debajo de Brasil.
Puede pensar en este crecimiento desigual como si estuviera tratando de hacer helado en un congelador que solo funciona en un lado; los cristales de hielo solo se forman en el lado del helado donde el enfriamiento es efectivo. En la Tierra, el crecimiento desigual se debe a que el resto del planeta absorbe calor más rápido de algunas partes del núcleo interno que de otras.
Pero a diferencia del helado, el núcleo interno sólido está sujeto a fuerzas gravitacionales que distribuyen uniformemente el nuevo crecimiento a través de un proceso de flujo interno progresivo, que mantiene la forma esférica del núcleo interno. Esto significa que la Tierra no está en peligro de volcarse, aunque este crecimiento desigual se registra en las velocidades de las ondas sísmicas en el núcleo interno de nuestro planeta.
Datación del núcleo
Entonces, ¿este enfoque nos ayuda a comprender qué edad puede tener el núcleo interno? Cuando los investigadores compararon sus observaciones sísmicas con sus modelos de flujo, encontraron que es probable que el núcleo interno, en el centro de todo el núcleo que se formó mucho antes, esté entre 500 millones y 1.500 millones de años.
El estudio informa que el extremo más joven de este grupo de edad coincide con el mejor, aunque el extremo más antiguo coincide con una estimación realizada al medir los cambios en la fuerza del campo magnético de la Tierra. Cualquiera que sea el número que resulte correcto, está claro que el núcleo interno es relativamente joven, entre un noveno y un tercio de la edad de la Tierra.
Este nuevo trabajo presenta un nuevo y poderoso modelo del núcleo interno. Sin embargo, una serie de suposiciones físicas hechas por los autores tendrían que ser ciertas para que esto sea correcto. Por ejemplo, el modelo solo funciona si el núcleo interno consiste en una fase cristalina específica de hierro, sobre la cual existe cierta incertidumbre.
¿Y nuestro núcleo interior desigual hace que la Tierra sea inusual? Resulta que muchos cuerpos planetarios tienen dos mitades que son algo diferentes entre sí. En Marte, la superficie de la mitad norte es más baja mientras que la mitad sur es más montañosa. La corteza del lado cercano de la Luna es químicamente diferente a la del lado lejano. En Mercurio y Júpiter no es la superficie la que es desigual, sino el campo magnético, que no forma una imagen especular entre el norte y el sur.
Entonces, si bien las causas de todas estas asimetrías varían, la Tierra parece estar en buena compañía como un planeta ligeramente asimétrico en un sistema solar de cuerpos celestes desequilibrados.
Este artículo de Jessica Irving, profesora de geofísica de la Universidad de Bristol y Sanne Cottaar, profesora de sismología global de la Universidad de Cambridge, se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.
