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Una docena de curiosidades sobre el interior de la Tierra

martes, 21 de agosto de 2012


Antes de curiosear, repasemos un poco..los 6.378 kilómetros de radio promedio de la Tierra están estratificados como se detalla:
  • Hidrosfera, Capa constituida por el agua de mares y océanos.
  • constituyendo ambos las placas continentales.
  • Corteza Terrestre, de 0 a 35 km, compuesta de silicato sólido, variando de 5 km de espesor bajo los océanos, hasta los hasta 50 km de espesor en los continentes.
  • Moho, o discontinuidad de Mohorovičić, de unos 6 km de espesor separa la corteza terrestre del manto superior. Es casi el doble de densa que el granito.
  • Manto Superior, de 35 a 60 km. es la corteza exterior del manto, fría y rígida.
  • Los estratos anteriores forman lo que se conoce como Litosfera.
  • Mantode 60 km a 2890 km, de los cuales,
  • Astenosfera, hasta los 700 km. Capa de baja viscosidad sobre la que se deslizan las placas continentales.
  • Manto inferior, desde los 700 km hasta el núcleo exterior. Es de viscosidad variable, desde estados de alta viscosidad casi sólidos hasta estados muy fluidos.
  • Núcleo, de 2890 km a 6378 km, de los cuales:
  • Núcleo externo, hasta los 5100 km de profundidad. Está compuesto de metal líquido, principalmente hierro y niquel y otros elementos más ligeros.
  • Núcleo interno, desde los 5100 km hasta el centro. Es metal sólido cristalino, un 70% de hierro, 20% de níquel, y el resto de otros metales pesados como iridio, plomo y titanio y otros.
Sobre todo ello hay que añadir la Atmósfera, la cubierta gaseosa del planeta que como no iba a ser de otro modo, también está estratificada.
Tras este repaso, enumero una docena de fenómenos mucho más que curiosos acerca del interior de esta diminuta nave espacial a la que llamamos La Tierra.

1. Los elementos más pesados tienden a estar a mayor profundidad

Todos los cuerpos que orbitan en torno al Sol se han formado por agregación de materia debido a su gravedad. Primero el polvo resultante de una supernova anterior se fue aglutinando hasta formar pequeñas rocas, estas se fueron atrayendo entre sí formando cuerpos más y más grandes que a mayor gravedad atraían a más materia.
La materia del interior de los cuerpos muy masivos soporta tanta presión y temperatura debido a su propia gravedad que termina por licuarse, con los que los compuestos más ligeros tienden a flotar hacia la superficie y los más pesados a caer hacia el centro.
El elemento más pesado que se puede generar en la fusión de las estrellas es el hierro, justo antes del momento de su muerte, por eso ese elemento es bastante frecuente y abundante en el núcleo de los planetas. Otros elementos más pesados solo se generan durante la explosión de las supernovas, por eso son mucho más escasos, si bien se encuentran más fácilmente en el núcleo de los planetas que en su superficie.

2. Movimiento tectónico

Placas tectónicas
La corteza terrestre está compuesta por varias placas tectónicas, contientales y oceánicas. Esas se mueven unas en relación a otras siguiendo patrones de bordes de convergencia, divergencia y traslación. En estos bordes es donde se concentra la actividad sísmica, volcanes, terremotos, formación de cordilleras y fosas oceánicas. Las placas se deslizan sobre la parte viscosa exterior del manto o Astenosfera, y su movimiento está ocasionado por los flujos de convección que tienen lugar en el manto.

El geofísico y meteorólogo alemán Alfred Wegener fue quien propuso por primera vez en 1912 la teoría sobre la deriva de los continentes, aunque él creía que los contintentes se deslizaban sobre la superfície de los océanos. Hubo que esperar a los años 60 para que se desarrollase la teoría de la Tectónica de Placas.

3. Hay más agua en el interior que sobre la superficie

En el proceso de convergencia de las placas tectónicas oceánicas, más pesadas, bajo las continentales, más ligeras, la corteza de las primeras se va deslizando hacia el interior del manto casi hasta el exterior del núcleo. Durante ese proceso gran cantidad de agua de los océanos es absorbida hacia el interior de la corteza  y el manto. De hecho, la cantidad de agua subterránea en la Tierra es bastante mayor que sobre la superficie. Si toda el agua subterránea emergiera a la superficie, la cumbre del Everest quedaría a 4 km de profundidad. Parte de este agua se sobrecalienta y vuelve a la suoerficie a través de erupciones volcánicas y geyseres.

4. Biomasa subterránea

Se ha descubierto la existencia de organismos microscópicos a grandes profundidades que viven en condiciones químicas y térmicas extremas, ajenos a la influencia de la energía solar que incide sobre la Tierra y que es responsable de los ciclos biológicos sobre su superficie. En una de las minas más profunda del mundo, la mina de oro de Big Waterflans, en Sudáfrica, se han encontrado bacterias en aguas fósiles que han permanecido aisladas durante millones de años, a más de 4 km de profundidad. Estos organismos son muy resistentes, solo necesitan para vivir minerales, agua, y mucho calor. Se prevé que puedan encontrarse organismos similares a más de 10 km de profundidad. Si existen bacterias en las aguas hirvientes de Yellowstone o en fumarolas submarinas a más de 2 km de profundidad, podría existir vida a profundidades mucho mayores. Se especula con que la biomasa subterránea podría ser mayor que la que hay sobre la superficie, o que los orígenes de la vida no fueran los océanos, sino el interior de la Tierra.

5. El Carbonífero, origen del carbón y los hidrocarburos fósiles

Carbonífero
Durante el periodo Carbonífero, entre hace 360 y 299 millones de años, toda la superficie terrestre se concentraba en un único continente, la Pangea. Éste era totalmente llano, con muy poca elevación sobre el nivel del océano circundante, y estaba situado principalmente en la zona ecuatorial del planeta. Bajo esas condiciones se desarrolló un ecosistema de bosque tropicales y pantanos, con muchísima vegetación, con árboles  y plantas gigantes. Debido la fotosíntesis, la concentración de oxígeno en el aire era de un 35%, un 60% mayor que la actual. Con tanto oxígeno los animales tendían al gigantismo: ciempiés venenosos de 2 metros, libélulas como gaviotas, escarabajos de 50 cm, y anfibios depredadores del tamaño de cocodrilos.
Tanta biomasa fue sedimentándose en el fondo de los pantanos, y con el tiempo esta fue quedando más y más sepultada bajo los sucesivos estratos. A partir de que esta biomasa llegara a unas condiciones de presión y temperatura determinadas, se fueron originando la gran mayoría de yacimientos de carbón, petróleo y gas actuales, de ahí el nombre de este periodo. Este proceso se desarrolló durante muchos millones de años. Sin embargo, desde la Revolución Industrial hasta hoy, un periodo geológicamente instantáneo, la Humanidad ha arrojado a la atmósfera gran parte de esta materia como subproductos residuales de su combustión. Es por tanto lógico prever alteraciones en la dinámica climática del planeta como consecuencia de esto.

6. La Astenosfera está repleta de diamantes

En torno a los 160 km de profundidad la presión provoca la formación rocas cristalinas. Dada la gran cantidad de carbono existente, gran parte de estos cristales son diamantes. Estos se formaron hace unos 3600 millones de años. Los que se encuentran  sobre la superficie fueron expulsados por violentas erupciones volcánicas desde entonces. La mayoría son defectuosos, contienen impurezas y son de menor valor comercial, pero esas impurezas son de incalculable valor científico, pues son como cápsulas del tiempo; contienen muestras de como era el manto primitivo, hace miles de millones de años.

7. Los terremotos se usan para conocer el interior de la Tierra

Cada vez que tiene lugar un gran terremoto, además de una catástrofe en alguna región del planeta, sismólogos de todo el mundo aprovechan la ocasión para estudiar su interior. Las ondas sísmicas de los terremotos viajan a diferentes velocidades según el material que atraviesan, o incluso rebotan como ocurre en el núcleo. Una red de sismómetros repartidos por todo el mundo se encargan de realizar las mediciones cada vez que ocurre un terremoto de suficiente magnitud. Gracias a los terremotos se conoce la estructura interna de la Tierra.

8. Los movimientos de convección del manto y sus “plumas”

Convección
El manto se encuentra en estado sólido o semifluido en diversos grados de viscosidad y temperatura, dependiendo de la profundidad. Esto ocasiona un ciclo convectivo, la materia más caliente (hasta 3.500ºC) y menos viscosa del interior fluye hacia el exterior (100ºC), donde se enfría y solidifica y vuelve a sumergirse poco a poco hacia el interior, donde se vuelve a calentar y así sucesivamente. Esto genera un movimiento horizontal en el manto exterior que es la causa del desplazamiento de las placas tectónicas de la corteza terrestre.
El movimiento de convección ascendente fluye a través de unas columnas o plumas, que atraviesan radialmente el manto en estado mas viscoso o sólido. Su posición es fija respecto a las placas tectónicas de la corteza, y al moverse éstas, las plumas generan actividad volcánica en zonas  alejadas de los bordes de las placas dejando un reguero de volcanes de los cuales sólo los más recientes son aún activos. Un ejemplo claro es el archipiélago de Hawaii, la isla de Pascua y el supervolcán del Parque Nacional de Yellowstone.

9. La geodinamo de la Tierra y su campo magnético

Magnetosfera
En núcleo exterior es esencialmente metálico, formado principalmente por hierro, níquel, y otros materiales ligeros en estado líquido a alta presión y temperatura.Estas condiciones termodinámicas generan flujos de convección dentro de ese fluido, y junto al efecto de Coriolis que sufre debido a la rotación del planeta, se generan unas estructuras tubulares paralelas al eje de rotación por las que fluyen corrientes eléctricas que inducen el campo magnético de la Tierra. Este campo magnético protege al planeta de la radiaciones del espacio y en especial del viento solar. Sin su protección, la vida en la superficie de la Tierra no sería posible.

10. El núcleo interno gira a mayor velocidad

El núcleo interno está constituido por un 70% de hierro, un 20% de níquel a altísima temperatura y presión, por lo que se supone que se encuentran en estado cristalino. Más recientes estudios apuntan a que también se encuentran otros metales más pesados como oro, mercurio, uranio, plomo, iridio, titanio etc. Debido a su estado sólido no genera campo magnético, pero contribuye a estabilizar el campo magnético generado en el núcleo exterior.
Investigaciones recientes dan a entender que el núcleo interno gira casi un grado más rápido que el resto del planeta, con lo que gira una vez más cada 400 años.

11. Inminente inversión de la polaridad de la Tierra

Los cristales de la lava volcánica se orientan con el campo magnético y quedan así polarizados tras solidificarse. El estudio de las erupciones volcánicas han demostrado que la polaridad del campo magnético terrestre se invierte cada 800.000 años más o menos, y la última vez ocurrió hace 700.000. En los próximos miles de años se invertirá de nuevo la polaridad de la Tierra, ¿o quizás antes? Podría ocurrir en los próximos 1.500 años.
polaridad

En el último siglo la fuerza del campo magnético se ha debilitado un 10%, aunque el motivo es aún un misterio. En 1/4 del perímetro de la Tierra frente a la costa de Brasil se registra la Anomalía del Atlántico Sur, donde el campo magnético es 1/3 más débil y cada vez lo es más e incluso ya se ha invertido. Al sobrevolarla, muchos satélites artificiales apagan sus sistemas críticos, el telescopio Hubble no hace observaciones, y la Estación Espacial Internacional tuvo que ser dotada de un blindaje especial.
Las inversiones del campo magnético no han supuesto ningún problema para la vida en la Tierra, pero esta sería la primera con una civilización altamente dependiente de la electricidad, la electrónica y las telecomunicaciones. Si se diera una inversión del campo magnético, durante meses, las aves migratorias perderían su capacidad de orientación, veríamos auroras boreales a cualquier latitud, las redes eléctricas mundiales se colapsarían y los sistemas electrónicos y de telecomunicaciones quedarían inservibles. Durante un tiempo volveríamos a mediados del siglo XIX.

12. Enfriamiento progresivo del núcleo

El calor interno de la Tierra procede en un 20% del calor residual por acreción planetaria, y un 80% de la desintegración radiactiva de isótopos. Hace 3.000 millones de años, antes de que se agotasen los isótopos radiactivos de vida media más corta, la energía interna generada en el interior de la Tierra era el doble de la actual, por tanto la convección del manto era más intensa y la actividad tectónica en la corteza mayor.
Pero a medida que se van consumiendo los isótopos radicativos, el núcleo interno de la Tierra se enfría  y crece un milímetro al año, el núcleo exterior se irá solidificando progresivamente, con lo que el campo magnético se irá debilitando hasta desvanecerse, como ya ocurrió hace 3.000 millones de años en el vecino Marte. Sin la protección del campo magnético, la Tierra perderá el agua en estado líquido y gran parte de la atmósfera, con lo que la vida se extinguirá irremisiblemente.

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