La vida tal como la conocemos no podría existir sin el campo magnético de la Tierra y su capacidad para desviar partículas ionizantes peligrosas del viento solar y rayos cósmicos más lejanos. Se genera continuamente por el movimiento del hierro líquido en el núcleo exterior de la Tierra, un fenómeno llamado geodinamo.

A pesar de su importancia fundamental, quedan muchas preguntas sin respuesta sobre el origen del geodinamo y las fuentes de energía que la han sostenido durante milenios.

Tratando de entender al núcleo del planeta

Un nuevo estudio de un equipo internacional de investigadores, incluidos los científicos actuales y anteriores de Carnegie, Alexander Goncharov, Nicholas Holtgrewe, Sergey Lobanov e Irina Chuvashova, examina cómo la presencia de elementos más ligeros en el núcleo predominantemente de hierro podría afectar la génesis y sostenibilidad del geodinamo. Sus hallazgos fueron publicados por Nature Communications.

Nuestro planeta surgió del disco de polvo y gas que rodeaba al Sol en su juventud. Finalmente, el material más denso se hundió hacia adentro en el planeta en formación, creando las capas que existen hoy: núcleo, manto y corteza. Aunque el núcleo es predominantemente de hierro, los datos sísmicos indican que algunos elementos más ligeros como oxígeno, silicio, azufre, carbono e hidrógeno, se disolvieron en él durante el proceso de diferenciación.

Con el tiempo, el núcleo interno cristalizó y se ha estado enfriando continuamente desde entonces. Por sí solo, ¿podría el calor que fluye desde el núcleo hacia el manto impulsar la geodinamo? ¿O esta convección térmica necesita un impulso adicional de la flotabilidad de los elementos ligeros, no solo calor, saliendo de un núcleo interno en condensación?.

Proceso de convección

Comprender los detalles de la composición química del núcleo puede ayudar a responder esta pregunta. Los silicatos son predominantes en el manto y, después del oxígeno y el hierro, el silicio es el tercer elemento más abundante en la Tierra, por lo que es una opción probable para uno de los principales elementos más ligeros que podrían alearse con hierro en el núcleo.

Dirigidos por Wen-Pin Hsieh de la Academia Sinica y la Universidad Nacional de Taiwán, los investigadores utilizaron una imitación de laboratorio de las condiciones de la Tierra profunda para simular cómo la presencia de silicio afectaría la transmisión de calor desde el núcleo de hierro del planeta hacia el manto.

«Cuanto menos conductor térmico sea el material del núcleo, menor será el umbral necesario para generar el geodinamo», explicó Goncharov. «Con un umbral lo suficientemente bajo, el flujo de calor fuera del núcleo podría ser impulsado completamente por la convección térmica, sin necesidad de movimiento adicional de material para que funcione».

El equipo descubrió que una concentración de aproximadamente 8% en peso de silicio en su núcleo interno simulado, el geodinamo podría haber funcionado solo con la transmisión de calor durante toda la historia del planeta. De cara al futuro, quieren ampliar sus esfuerzos para comprender cómo la presencia de oxígeno, azufre y carbono en el núcleo influiría en este proceso de convección.

Fuente: Carnegie Institution for Science, https://phys.org, Agencias

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