¿Cómo sabemos qué hay en el centro de la Tierra?
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Los humanos hemos visitado casi todos los rincones de la Tierra. Hemos viajado a la Luna. Pero nunca hemos llegado al núcleo del planeta. Ni siquiera hemos estado cerca. El punto central de la Tierra está a más de 6.000 km de profundidad. Pero incluso la zona más externa del núcleo está a unos 3.000 km bajo nuestros pies. El agujero más profundo que jamás se haya hecho en la superficie es el Pozo Superprofundo de Kola en Rusia y sólo tiene 12,3 km de profundidad. Un aura de misterio rodea lo que se esconde bajo la superficie. No obstante, resulta sorprendente todo lo que sabemos sobre el núcleo. ¿Pero… cómo hemos podido aprender tanto si nunca hemos estado ahí?
Una buena manera de empezar es pensar en la masa de la Tierra, dice Simon Redfern, científico de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido. Podemos estimar la masa del planeta observando el efecto de la gravedad sobre los objetos de la superficie. Resulta que la masa de la Tierra es de 5,9 sextillones de toneladas: eso es 59 seguido de 20 ceros.»La densidad del material en la superficie de la Tierra es mucho menor que la densidad promedio de toda la Tierra, así que eso nos dice que hay algo mucho más denso», explica Redfern. Esto nos hace pensar que la mayor parte de la masa de la Tierra tiene que estar localizada en el centro del planeta. El paso siguientes es tratar de entender qué materiales pesados conforman el núcleo. Se cree que un 80% es hierro. La principal evidencia es la enorme cantidad de hierro que hay en el universo que nos rodea.
¿Dónde está el hierro?
El hierro es uno de los 10 elementos más comunes en nuestra galaxia y se halla con frecuencia en meteoritos.En la superficie el hierro no es tan abundante como uno podría esperar, por eso la teoría es que cuando se formó la Tierra hace 4.500 millones de años, gran parte del hierro se fue hacia el núcleo. Allí es donde está la mayor parte de la masa y donde debe estar también la mayoría del hierro. El hierro es un elemento relativamente denso en condiciones normales, y bajo presión extrema en el núcleo de la Tierra debe haberse tornado más denso, con lo cual un núcleo de hierro daría cuenta de toda la masa faltante.
¿Pero cómo llegó el hierro hasta allí abajo? Debe haber gravitado hasta el centro de la Tierra. Según explican estudios recientes, muy gradualmente, a lo largo de millones de años, el hierro se habría ido metiendo a presión por entre las rocas de la Tierra hasta alcanzar el núcleo.
Gracias a los terremotos
A esta altura te estarás preguntando cómo sabemos cuál es el tamaño del núcleo. ¿Qué hace pensar que comienza a 3.000 km de profundidad? La respuesta está en la sismología. Cuando hay un terremoto, éste envía ondas sísmicas por todo el planeta. Los sismólogos registran estas vibraciones. Es como si golpeáramos el planeta con un martillo gigante y escucháramos el sonido al otro lado. «En los años 60 hubo un terremoto en Chile que generó una gran cantidad de información», explica Redfern. «Todas las estaciones sísmicas de la Tierra registraron la llegada de temblores provocados por este sismo».
Dependiendo de la ruta que toman estas vibraciones, pasan por distintas zonas de la Tierra y esto afecta cómo se escuchan al otro lado. En los inicios de la sismología, los investigadores se dieron cuenta de que algunas vibraciones se perdían. Se esperaba que las ondas secundarias se manifestasen el otro lado de la Tierra, pero no aparecían. La razón es simple: las ondas secundarias solo pueden reverberar a través de material sólido (no líquido). Se habrían topado con algo derretido en el centro de la Tierra. Al mapear el recorrido de estas ondas se dieron cuenta de que las rocas se volvían líquidas a 3.000 km de profundidad.
Partido en dos
En los años 30, la sismóloga danesa Inge Lehmann notó otro tipo de ondas: las llamadas ondas primarias. Éstas, sorprendentemente, viajan a través del centro de la Tierra y pueden ser detectadas al otro lado. Lehmann encontró la explicación: el núcleo está dividido en dos capas. Una es la capa interna que empieza a 5.000 km de profundidad y es sólida. Sólo la capa externa es líquida. Su idea fue corroborada en los años 70.
Pero no son solo los terremotos los que aportan información útil sobre este tema: también lo hacen las armas nucleares, ya que la detonación de una bomba nuclear también crea ondas en la Tierra. Todo esto nos ha permitido hacernos una idea de cómo es la estructura de la Tierra: tiene un núcleo externo líquido, que empieza más o menos a mitad de camino hacia el centro del planeta y dentro de él, un núcleo interno sólido con un diámetro de 1.220 km.
¿Y sabes cuán caliente es este núcleo interno?
Caliente, caliente
Esto mantuvo confundidos a los investigadores hasta hace relativamente poco tiempo, explica Lidunka Vocadlo, del University College de Londres. Como no podemos poner un termómetro en el centro, la única forma de buscar una respuesta es creando las condiciones de presión correctas en el laboratorio. En 2013, un equipo de investigadores franceses concluyó que su temperatura debe de ser de unos 6.000ºC. Se mantiene caliente gracias a que retuvo el calor que se produjo durante la formación del planeta. También recibe calor de la fricción de los materiales densos que cambian de posición, así como de la descomposición de los elementos radiactivos. Aun así, se está enfriando en 100ºC cada mil millones de años.
Las ventajas de tener un núcleo en parte líquido
Una de las cosas que se está considerando actualmente es si hay otros materiales en el núcleo. Podría haber otro metal llamado níquel u otros elementos como silicio o azufre. Hasta ahora, nadie ha elaborado una teoría sobre la composición del núcleo interno que satisfaga a todos. Quedan aún muchas dudas por resolver, pero incluso sin excavar hasta profundidades imposibles, los científicos se las han ingeniado para entender mucho de lo que ocurre a miles de kilómetros bajo nuestros pies. Estos procesos escondidos son cruciales para nuestro día a día de formas que muchos de nosotros no nos damos cuenta.
La Tierra tiene un poderoso campo magnético, y eso es gracias al núcleo parcialmente líquido. El movimiento constante del hierro liquido crea una corriente eléctrica dentro del planeta, y eso, a su vez, genera un campo magnético que se extiende hacia el espacio. El campo magnético nos protege de las radiaciones solares dañinas. Si el núcleo de la Tierra no fuese como es, no habría campo magnético y eso nos traería una serie de problemas.
Y aunque ninguno de nosotros ha visto el núcleo, es bueno saber que está allí.
Crédito: BBC Mundo