Por Thanh-Son Pham, Universidad Nacional de Australia y Hrvoje Tkalčić, Universidad Nacional de Australia
No hace mucho tiempo, se pensaba que el interior de la Tierra estaba formado por cuatro capas: la corteza, el manto, el núcleo externo (líquido) y el núcleo interno (sólido).
En un nuevo estudio publicado el 21 de febrero en Nature Communications, brindamos más evidencia de la existencia de un «núcleo interno más interno»: una bola metálica interna distintiva incrustada en el núcleo interno como la muñeca rusa más pequeña.
Estudiar el centro de la Tierra no es solo un tema de curiosidad académica, sino algo que arroja luz sobre la evolución misma de la vida en la superficie de nuestro planeta.
Esto se debe a que el núcleo interno crece hacia afuera al solidificar los materiales del núcleo externo líquido.
A medida que estos materiales se solidifican, se libera calor y provoca un movimiento ascendente en la capa líquida, lo que se conoce como corriente de convección.
A su vez, esta convección genera el campo geomagnético de nuestro planeta.
El campo magnético protege la vida en la Tierra de radiación cósmica dañina. Sin el escudo que proporciona, la vida en la Tierra no sería posible en la forma que conocemos hoy.
Entonces, comprender la historia evolutiva del núcleo interno de nuestro planeta y su conexión con el campo geomagnético es relevante para comprender la línea de tiempo de la evolución de la vida en la superficie de la Tierra.
Estudiando el interior del planeta
Al igual que los radiólogos toman imágenes de los órganos internos de un paciente, los sismólogos usan ondas sísmicas de grandes terremotos para estudiar el interior profundo de la Tierra.
Los terremotos son nuestras fuentes y los sismómetros que registran los movimientos del suelo o las vibraciones que se mueven a través de la Tierra son nuestros receptores.
Sin embargo, a diferencia de las imágenes médicas, no podemos darnos el lujo de tener fuentes y receptores distribuidos equitativamente por todo el cuerpo.
Los grandes terremotos útiles para nuestras sondas están confinados cerca de los márgenes tectónicos, como el Anillo de Fuego que rodea el Pacífico. Mientras tanto, los sismómetros existen principalmente en tierra.
Además, el núcleo interno, que es una quinta parte de la Tierra radio, representa menos del 1% del volumen de la Tierra.
Para apuntar a este volumen relativamente pequeño en el centro del planeta, los sismómetros a menudo deben colocarse en el lado opuesto del globo, la llamada antípoda de un terremoto.
Pero eso es poco probable en la práctica porque las antípodas de las zonas sísmicas activas a menudo se encuentran en el océano, donde los sismómetros son costosos de instalar.
Con los datos limitados que tenemos de tales mediciones de antípodas, una bola metálica interna dentro del núcleo interno, el núcleo interno más interno, fue una hipótesis hace unos 20 años, con un radio estimado de unos 300 km.
Varias líneas de evidencia han confirmado su existencia, incluidos reciente estudios de nuestro grupo de investigación.
Ondas sísmicas que rebotan
Ahora, por primera vez, informamos observaciones de ondas sísmicas que se originan en poderosos terremotos que viajan de un lado a otro del globo hasta cinco veces como un rebote.
Estas nuevas observaciones son emocionantes porque proporcionan nuevas sondas desde diferentes ángulos de la parte más central de nuestro planeta.
Una ventaja fundamental de nuestro estudio fue obtener datos de redes densas a escala continental (que constan de varios cientos de sismómetros) instaladas alrededor de algunos de los terremotos más grandes.
Difiere de estudios anteriores porque utiliza ondas sísmicas que rebotan múltiples veces dentro de la Tierra, a lo largo de su diámetro y a través de su centro. Al capturarlos, obtenemos una muestra sin igual del núcleo interno más interno.
Un balón en el centro
La diferencia de potencial entre la bola metálica más interna y la capa externa del núcleo interno no está en su composición química, como ocurre con otras capas de la Tierra.
Es probable que ambos estén hechos de una aleación de hierro y níquel con pequeñas cantidades de elementos químicos más ligeros.
Además, la transición de la bola más interna (sólida) a la capa exterior del núcleo interno (también sólida) parece gradual en lugar de brusca.
Es por eso que no podemos observarlo a través de los reflejos directos de las ondas sísmicas de él. Esto difiere de estudios anteriores que documentaron límites definidos entre las otras capas dentro de la Tierra, desde la corteza hasta el manto, por ejemplo.
Entonces, ¿qué observamos exactamente que nos da pistas sobre este núcleo interno más interno?
La diferencia observada está en la anisotropía: la propiedad de un material para permitir (o propagar) las ondas sísmicas más rápido o más lento a través de él dependiendo de la dirección en la que viajen.
Diferentes velocidades podrían ser causadas por diferentes arreglos de átomos de hierro a altas temperaturas y presiones, o por los arreglos de átomos cuando crecen cristales.
Hay fuertes pruebas de que la capa exterior del núcleo interior es anisotrópica. La dirección más lenta de las ondas sísmicas está en el plano ecuatorial (y la más rápida es paralela al eje de giro de la Tierra).
Por el contrario, en la parte más interna del núcleo interno, como muestra nuestro estudio de las ondas de rebote, la dirección de propagación más lenta forma un ángulo oblicuo con el plano ecuatorial.
Esto es crítico, y es por eso que podemos decir que hemos detectado una anisotropía «distinta» en el núcleo interno más interno.
De manera emocionante, mientras que las estructuras poco profundas dentro de la corteza terrestre y el manto superior se están cartografiando con un detalle increíble, todavía estamos en la etapa de descubrimiento de sus estructuras más profundas.
Sin embargo, la imagen del interior profundo de la Tierra se está volviendo más nítida con la expansión de las densas redes continentales, las técnicas avanzadas de análisis de datos y las capacidades computacionales.
Thanh-Son Pham, becaria posdoctoral en geofísica, Universidad Nacional de Australia y Hrvoje Tkalčić, Profesor, Jefe de Geofísica, Director de Warramunga Array, Universidad Nacional de Australia
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
Declaración de divulgación:
Hrvoje Tkalčić recibe financiación del Australian Research Council.
Thanh-Son Pham no trabaja, consulta, posee acciones ni recibe financiamiento de ninguna empresa u organización que se beneficiaría de este artículo, y no ha revelado afiliaciones relevantes más allá de su cargo académico.
