En algún momento de los 4.500 millones de años de historia de la Tierra, su núcleo de hierro completamente líquido se enfrió lo suficiente como para formar una bola sólida en el centro. Hoy en día, el núcleo de nuestro planeta consiste en un núcleo interno de hierro sólido rodeado por un núcleo externo de hierro fundido, pero determinar exactamente cuándo ocurrió este cambio ha resultado bastante difícil.
Las estimaciones van desde hace 4.500 millones de años, la edad de la Tierra misma, hasta hace 565 millones de años; ahora, un nuevo estudio finalmente lo ha reducido. Según los datos obtenidos en experimentos de laboratorio que crean condiciones que se acercan a las del núcleo planetario, la edad del núcleo interno debería estar entre mil y 1.3 mil millones de años.
A su vez, esto nos ayuda a reducir la edad de la geodinamo, que alimenta el campo magnético alrededor de la Tierra. Este campo magnético contribuye a las condiciones propicias para la vida tal como la conocemos al proteger la atmósfera del planeta de ser arrastrada por el viento solar.
Por lo tanto, no sorprenderá que los científicos estén profundamente interesados en cómo llegó a existir y cómo se mantiene.
“La gente siente mucha curiosidad y entusiasmo por conocer el origen de la geodinamo, la fuerza del campo magnético, porque todos contribuyen a la habitabilidad de un planeta”, dijo el geocientífico Jung-Fu Lin de la Universidad de Texas en Austin.
La geodinamo se crea mediante la circulación de hierro conductor en el núcleo exterior, impulsado por convección que funciona con dos mecanismos.
En primer lugar, está la convección térmica, generada por las fluctuaciones de temperatura; esto puede ocurrir en un núcleo completamente líquido. En segundo lugar, está la convección de composición, en la que los elementos más ligeros liberados en el límite del núcleo interno se elevan a través del núcleo externo líquido, creando movimiento.
En ambos casos, este líquido conductor crea corrientes eléctricas que cargan el núcleo, convirtiéndolo esencialmente en un electroimán gigante. Esto resulta en un campo magnético. Actualmente, ambos tipos de convección están presentes en el núcleo de la Tierra, contribuyendo igualmente a la geodinamo.
Pero antes de que cristalizara el núcleo sólido, solo era posible la convección térmica en el núcleo de la Tierra. Esto es capaz de generar la geodinamo, pero para mantenerla durante miles de millones de años, como se requiere para las estimaciones más recientes de la edad del núcleo interno, el hierro habría tenido que estar extremadamente caliente, de manera poco realista.
Para conducir y mantener tales temperaturas, la conductividad térmica del hierro, como la capacidad para conducir el calor de manera eficiente, debe ser alta. Entonces, el equipo decidió investigar la conductividad térmica del hierro bajo presiones y temperaturas cercanas a las del núcleo.
Para hacer esto, tomaron una muestra de hierro, la chorrearon con láseres para calentarla y la aplastaron en un yunque de diamante. Tomó mucho más tiempo que describirlo: muchos intentos durante dos años. Finalmente, sin embargo, el equipo logró medir la conductividad eléctrica y térmica de la muestra bajo 170 gigapascales de presión (eso es 170 millones de veces la presión atmosférica al nivel del mar) y temperaturas de 3.000 Kelvin.
Las presiones en el núcleo exterior oscilan entre 135 y 330 gigapascales desde el límite exterior hasta el límite del núcleo interior, mientras que las temperaturas oscilan entre 4.000 y 5.000 Kelvin. Se cree que el núcleo interno supera los 6.000 Kelvin (pero el hierro se solidifica bajo la intensa presión).
Cuando el equipo midió la conductividad en la muestra, la encontraron entre un 30 y un 50% más baja de lo que se requeriría para la estimación de edad de 565 millones de años para el núcleo interno. Por lo tanto, los investigadores podrían establecer un límite superior en la conductividad térmica del hierro líquido en condiciones centrales, lo que, a su vez, establece un límite superior en la cantidad de calor que se podría conducir y retener.
Con todo esto, finalmente pudieron estimar la edad del núcleo interno de la Tierra.
“Una vez que se sabe cuánto de ese flujo de calor desde el núcleo externo al manto inferior, se puede pensar en cuándo se enfrió la Tierra lo suficiente como para que el núcleo interno comience a cristalizar”, dijo Lin.
Curiosamente, la línea de tiempo del equipo cae perfectamente con un cambio en el campo magnético de la Tierra. La disposición de los materiales magnéticos en las rocas que datan de hace 1 a 1,5 mil millones de años muestra que hubo un aumento en la intensidad del campo magnético alrededor de este momento, como se esperaría para el momento en que cristalizó el núcleo interno.
Sin embargo, también se observó un aumento similar hace 565 millones de años. Si el núcleo interno cristalizó antes, eso significa que lo que hizo la Tierra hace 565 millones de años sigue siendo un misterio.
“Se necesitan más interrogantes entre la física mineral, la geodinámica y el paleomagnetismo para resolver esta discrepancia”, escribieron los investigadores.
Este artículo es una traducción de otro publicado en Science Alert. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
