El centro de La Tierra no es como la ciencia creía

El núcleode nuestro planeta está sometido a una enorme presión y temperatura que le confieren su estructura característica en dos capas: Un núcleo externo líquido y un núcleo interno sólido. En un nuevo estudio realizado por el instituto de geoquímica de la academia china de ciencias (IGCAS) se ha llegado a la conclusión de que centro de La Tierra en realidad no es un sólido normal. El equipo, liderado por el Prof. HE Yu, propone que debido a las condiciones extremas a las que se encuentra el núcleo terrestre, es probable que el material allí presente sea una subred de hierro sólida y elementos ligeros de tipo líquido, lo que también se conoce como estado superiónico. En este estado, el hierro sí que se encontraría en una forma más parecida a lo que conocemos como sólido, pero los elementos ligeros de tipo líquido se moverían constantemente por el interior de esta red. La propuesta del IGCAS nos ayudaría a entender por qué el núcleo del planeta es más ligero que el hierro puro y a comprender cómo se transmiten las ondas de los terremotos por este tipo de materiales.

Ni sólido, ni líquido, ni todo lo contrario

El estado superiónico existe en el interior de muchos planetas, es un punto intermedio entre sólido y líquido en el que un elemento (generalmente hierro) forma una red sólida que permite el movimiento libre de otros átomos como carbono, hidrógeno y oxígeno por su interior. Estudiar este tipo de materiales es muy complejo debido a su inaccesibilidad, por tanto, para obtener los datos necesarios, los científicos utilizan simulaciones computacionales basadas en la teoría de mecánica cuántica de materiales a temperatura y presión extremas.

Desgraciadamente, no solemos tener un supercomputador en casa para poder realizar estas simulaciones. Por tanto, para haremos una idea de cómo funcionan estos estados con algo más terrenal, imaginemos que tenemos un tarro completamente lleno con canicas. Estas canicas no pueden moverse porque chocan unas con otras. Además, por mucho que lo intentemos, no podemos meter más canicas en el tarro. Si ponemos la tapa y agitamos el tarro (que sería lo equivalente a subir la temperatura), las canicas chocarán unas con otras creando una vibración, pero poco más, no romperíamos la estructura que han creado las canicas. Así funcionaría un sólido normal: una estructura formada por átomos ordenados que pueden vibrar, pero no se mueven. Ahora bien, si metemos agua en ese tarro y lo cerramos, lo que observaremos es que el líquido puede moverse libremente sorteando las canicas. Pues este sería a nivel atómico lo que sucede en el estado superiónico, las canicas son el hierro y, el agua el resto de elementos que se puede mover libremente.

¿El núcleo de La Tierra es un tarro con canicas y agua?

No en el sentido literal de la frase, pero se comportaría como tal. Las simulaciones del núcleo de nuestro planeta llevadas a cabo por estos científicos sugieren que el carbono, hidrógeno y oxígeno presentes se mueven a la misma velocidad en el hierro líquido del núcleo externo y en el sólido del núcleo interno. En palabras del propio Prof. HE Yu, autor principal del estudio: “No es un comportamiento normal. La solidificación del hierro en el límite del núcleo interno no cambia la movilidad de estos elementos ligeros, y la convección de los elementos ligeros es continua en el núcleo interno”. Es decir, la difusión de los elementos ligeros crearía unas corrientes de materiales que atraviesan las dos capas del núcleo. Entender este comportamiento ayudaría, entre otras cosas, a entender mejor cómo se trasmiten las ondas de los terremotos.

Cómo afecta el núcleo a la vida

Comprender cómo está estructurado el núcleo y cómo se producen estas corrientes de convección también nos permitirá estudiar mejor la magnetosfera terrestre y los cambios que sufre con el paso del tiempo. Según la hipótesis de la dinamo, el movimiento de los compuestos de hierro presentes en el núcleo externo son los que generan el campo magnético terrestre, que nos protege de los peligrosos rayos cósmicos ionizantes que destruirían la atmósfera poco a poco. Gracias a este estudio podemos observar que las corrientes de materiales no dependen únicamente del núcleo externo, si no que el núcleo interno tiene un papel importante gracias a su peculiar estado superiónico.

Con toda esta información en la mente es fácil pensar en la maravillosa novela de “Viaje al centro de La Tierra”. Si bien sigue siendo imposible realizar una expedición a pie hasta un lugar tan inaccesible cómo es el núcleo terrestre, gracias a la tecnología tampoco lo necesitaremos para poder estudiarlo en profundidad y entender –con un poco de tristeza- que no era como lo imaginaba el novelista. Eso sí, personalmente, me gusta pensar que, si pudiésemos traer a Verne de vuelta, aunque fuese un momento, observaría maravillado cuánto hemos avanzado desde que exhaló su último suspiro la primavera de 1905.

QUE NO TE LA CUELEN

• La temperatura del centro de La Tierra se estima que puede superar los 6700ºC en algunos puntos, es decir una temperatura mayor que la temperatura de la superficie solar, que se encuentra a unos 5500ºC. Ahora bien, en el núcleo del Sol las temperaturas alcanzan unos 15.000.000ºC.
• El núcleo terrestre va enfriándose poco a poco, lo que hace que el hierro vaya solidificándose y cada vez el núcleo interno sea de mayor tamaño. Os lo contaba Ignacio Crespo en: El núcleo crece, ¿se detendrá La Tierra?
• La división del núcleo interno con el núcleo externo se denomina discontinuidad de Lehamn.

REFERENCIAS (MLA)

• He, Yu et al. “Superionic Iron Alloys And Their Seismic Velocities In Earth’S Inner Core”. Nature, vol 602, no. 7896, 2022, pp. 258-262. Springer Science And Business Media LLC, https://doi.org/10.1038/s41586-021-04361-x.
• Ganushkina, N. Yu. et al. “Current Systems In The Earth’s Magnetosphere”. Reviews Of Geophysics, vol 56, no. 2, 2018, pp. 309-332. Wiley, https://doi.org/10.1002/2017rg000590.
• Wang, Wenzhong et al. “Strong Shear Softening Induced By Superionic Hydrogen In Earth’s Inner Core”. Earth And Planetary Science Letters, vol 568, 2021, p. 117014. Elsevier BV, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117014.