Ondas sísmicas revelan texturas en el núcleo terrestre
Datos sísmicos revelan que el núcleo interno de metal sólido de la Tierra, rodeado de otra cobertura más fluida, muestra una variedad de texturas adquiridas
El conjunto de datos fue generado durante los últimos 27 años por una red de sismómetros creada para hacer cumplir el tratado de prohibición de pruebas nucleares, según publican en la revista 'Nature'.
En el centro de la Tierra hay una bola de metal sólido, una especie de "planeta dentro del planeta", cuya existencia hace posible la vida en la superficie, al menos tal y como la conocemos.
Cómo se formó, creció y evolucionó el núcleo interno de la Tierra sigue siendo un misterio que un equipo de investigadores de la Universidad de Utah trata de desentrañar con la ayuda de las ondas sísmicas de terremotos naturales. Aunque esta esfera de 2.442 kilómetros de diámetro representa menos del 1% del volumen total de la Tierra, su existencia es responsable del campo magnético del planeta, sin el cual la Tierra sería un lugar muy diferente.
Pero el núcleo interno no es la masa homogénea que suponían los científicos, sino que se parece más a un tapiz de diferentes "tejidos", según Guanning Pang, antiguo estudiante de doctorado del Departamento de Geología y Geofísica de la Universidad de Utah, citado por Phys.org.
"Por primera vez confirmamos que este tipo de inhomogeneidad está en todas partes dentro del núcleo interno", señala Pang. ahora investigador posdoctoral en la Universidad de Cornell y autor principal del estudio, que abre una ventana a lo más profundo de la Tierra.
"De lo que trataba nuestro estudio era de intentar mirar dentro del núcleo interno --explica el sismólogo de la U Keith Koper, que supervisó el estudio--. Es como una zona fronteriza. Siempre que se quiere obtener una imagen del interior de algo, hay que eliminar los efectos superficiales. Así que éste es el lugar más difícil para hacer imágenes, la parte más profunda, y todavía hay cosas que se desconocen sobre ella".
Esta investigación aprovechó un conjunto de datos especiales generados por una red mundial de redes sísmicas creadas para detectar explosiones nucleares. En 1996, las Naciones Unidas crearon la Comisión Preparatoria de la Organización del Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares (OTPCE) para garantizar el cumplimiento del tratado internacional que prohíbe tales explosiones.
Su pieza central es el Sistema Internacional de Vigilancia (SIV), que cuenta con cuatro sistemas de detección de explosiones mediante instrumentos de detección avanzados situados en todo el mundo. Aunque su objetivo es hacer cumplir la prohibición internacional de las detonaciones nucleares, han proporcionado una gran cantidad de datos que los científicos pueden utilizar para arrojar nueva luz sobre lo que ocurre en el interior de la Tierra, los océanos y la atmósfera.
Estos datos han facilitado la investigación de explosiones de meteoritos, la identificación de una colonia de ballenas azules pigmeas, la predicción meteorológica avanzada y la comprensión de cómo se forman los icebergs.
Mientras que la superficie de la Tierra se ha cartografiado y caracterizado minuciosamente, su interior es mucho más difícil de estudiar, ya que no se puede acceder a él directamente. Las mejores herramientas para detectar este reino oculto son las ondas sísmicas de los terremotos que se propagan desde la delgada corteza del planeta y vibran a través de su manto rocoso y su núcleo metálico.
"El planeta se formó a partir de asteroides que se acumulaban en el espacio. Chocaban entre sí y generaban mucha energía. Así que todo el planeta, cuando se está formando, se está fundiendo --relata Koper--. Simplemente, el hierro es más pesado y se produce lo que llamamos formación del núcleo. Los metales se hunden en el centro, y la roca líquida está fuera, y entonces esencialmente se congela con el tiempo. La razón por la que todos los metales están ahí abajo es porque son más pesados que las rocas", explica.
Durante los últimos años, el laboratorio de Koper ha estado analizando datos sísmicos senstivitos al núcleo interno. Un estudio anterior, dirigido por Pang, identificó variaciones entre las rotaciones de la Tierra y su núcleo interno que podrían haber provocado un cambio en la duración del día entre 2001 y 2003.
El núcleo de la Tierra, que mide unos 6.000 kilómetros de diámetro, está compuesto principalmente de hierro y algo de níquel, junto con algunos otros elementos. El núcleo externo permanece líquido, envolviendo al núcleo interno sólido.
"Es como un planeta dentro de otro planeta que tiene su propia rotación y está desacoplado por este gran océano de hierro fundido", explica Koper, profesor de geología que dirige las Estaciones Sismográficas de la Universidad de Utah.
El campo protector de energía magnética que rodea la Tierra se crea por la convección que se produce dentro del núcleo externo líquido, que se extiende 2.260 kilómetros por encima del núcleo sólido, apunta. El metal fundido se eleva por encima del núcleo interno sólido, se enfría al acercarse al manto rocoso de la Tierra y se hunde. Esta circulación genera las bandas de electrones que envuelven el planeta.
Sin el núcleo interno sólido de la Tierra, este campo sería mucho más débil y la superficie planetaria se vería bombardeada por radiaciones y vientos solares que arrasarían la atmósfera y harían inhabitable la superficie.
P ara el nuevo estudio, el equipo de la U examinó los datos sísmicos registrados por 20 conjuntos de sismómetros colocados en todo el mundo, incluidos dos en la Antártida. El más cercano a Utah se encuentra a las afueras de Pinedale (Wyoming). Estos instrumentos se introducen en perforaciones de hasta 10 metros en formaciones graníticas y se disponen en patrones para concentrar las señales que reciben, de forma similar al funcionamiento de las antenas parabólicas.
Pang analizó las ondas sísmicas de 2.455 terremotos, todos ellos de magnitud superior a 5,7, o aproximadamente la fuerza del terremoto de 2020 que sacudió Salt Lake City. La forma en que estas ondas rebotan en el núcleo interno ayuda a cartografiar su estructura interna.
Los seísmos más pequeños no generan ondas lo bastante fuertes como para ser útiles para el estudio. "Esta señal que vuelve del núcleo interno es realmente diminuta. Su tamaño es del orden de un nanómetro --indica Koper--. Lo que estamos haciendo es buscar una aguja en un pajar. Así que estos ecos y reflejos de bebé son muy difíciles de ver".
Los científicos utilizaron por primera vez las ondas sísmicas para determinar que el núcleo interno era sólido en 1936. Antes del descubrimiento de la sismóloga danesa Inge Lehmann, se suponía que todo el núcleo era líquido, ya que está excesivamente caliente, a casi 10.000 grados Fahrenheit, aproximadamente la temperatura de la superficie del Sol.
En algún momento de la historia de la Tierra, el núcleo interno comenzó a "nuclearse", o solidificarse, bajo las intensas presiones existentes en el centro del planeta. Aún se desconoce cuándo comenzó ese proceso, pero el equipo obtuvo pistas importantes a partir de los datos sísmicos, que revelaron un efecto de dispersión asociado a las ondas que penetraron hasta el interior del núcleo.
"Nuestro mayor descubrimiento es que la falta de homogeneidad tiende a ser mayor a mayor profundidad. Hacia el centro de la Tierra tiende a ser más fuerte", afirma Pang.
"Creemos que este tejido está relacionado con la velocidad de crecimiento del núcleo interno. Hace mucho tiempo, el núcleo interno crecía muy deprisa. Alcanzó un equilibrio y luego empezó a crecer mucho más despacio --explica--. No todo el hierro se solidificó, por lo que parte del hierro líquido pudo quedar atrapado en el interior".
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