Núcleo de la Tierra

El núcleo terrestre es la parte central de la Tierra, que ocupa el 17% de su volumen y representa el 33% de su masa, aproximadamente. Se compone principalmente de hierro metálico, pero contiene algo de níquel y alrededor de un 10 % de elementos más ligeros (que no se identifican con certeza). Separado del manto por la discontinuidad de Gutenberg a una profundidad de 2.900 km, consta de dos partes: el núcleo externo, líquido, y el núcleo interno (o "semilla"), sólido.

Es en el núcleo externo donde se genera el campo magnético de la Tierra, mediante un mecanismo de dínamo autosuficiente que aún no se comprende del todo. El núcleo interno, que se formó (y continúa creciendo) a expensas del núcleo externo por cristalización, está hecho de una aleación de Fe-Ni más pura que el líquido del núcleo externo.

Historia

Descubrimiento

En 1798, Henry Cavendish calculó que la densidad media de la Tierra era 5,48 veces la densidad del agua (luego corregida a 5,53), lo que llevó a la comunidad científica a estar de acuerdo en que el interior de la Tierra es mucho más denso en el medio.

Tras el descubrimiento de los meteoritos metálicos, Emil Wiechert postuló en 1898 que la Tierra tiene una composición similar a los meteoritos metálicos, pero que el hierro migró al interior de la Tierra.

La primera detección del núcleo de la Tierra fue realizada en 1906 por Richard Dixon Oldham. En 1912, Beno Gutenberg localizó la discontinuidad entre el manto y el núcleo, posteriormente denominada discontinuidad de Gutenberg.

En 1936, Inge Lehmann demostró que el núcleo líquido debe contener una semilla sólida para explicar la llegada de ciertas fases en los sismogramas. Su trabajo ha permitido determinar el tamaño total del núcleo, así como los límites entre el núcleo líquido exterior y el núcleo interior sólido, una interfaz denominada posteriormente discontinuidad de Lehmann.

Desarrollos modernos

Núcleo externo

El núcleo exterior es líquido. Se compone esencialmente de 80-85% de hierro, alrededor de 10-12% de un elemento ligero aún no determinado entre azufre, oxígeno, silicio y carbono (o una mezcla de los cuatro), o incluso agua disuelta, y finalmente alrededor de 5 % níquel. Su viscosidad se estima entre 1 y 100 veces la del agua, su temperatura promedio alcanza los 4000 °C y su densidad 10.

Esta enorme cantidad de metal fundido se agita por convección. Esta convección es principalmente térmica (enfriamiento secular del planeta), y en menor parte debida a la composición del núcleo (separación, desmezcla de las fases).

Los movimientos del núcleo exterior interactúan con los movimientos de la Tierra: principalmente su rotación diaria, pero también en una escala de tiempo más larga su precesión.

La naturaleza conductora del hierro permite el desarrollo de corrientes eléctricas variables que dan lugar a campos magnéticos, que refuerzan estas corrientes, creando así un efecto dínamo, al mantenerse unas a otras. Así explicamos que el núcleo líquido está en el origen del campo magnético terrestre. La fuente de energía necesaria para el mantenimiento de esta dínamo probablemente resida en el calor latente de cristalización de la semilla.

Núcleo central

Separado del núcleo externo por la discontinuidad de Lehmann a una profundidad de 5150 km, el núcleo interno, también llamado semilla, es una bola sólida. Es esencialmente metálico (una aleación de aproximadamente 80% de hierro y 20% de níquel). La presión, que es de 3,5 millones de bares ( 350 GPa ), lo mantiene en estado sólido a pesar de una temperatura superior a los 6000 °C, con una densidad de alrededor de 13.

El núcleo interno se formó por la cristalización progresiva del núcleo externo. Su naturaleza exacta, sin embargo, permanece abierta a discusión. Diferentes observaciones sugieren la existencia de movimientos en su interior. El núcleo interno sigue siendo un tema activo de investigación en geofísica y geoquímica.