El núcleo de la Tierra

El núcleo de la Tierra es su esfera central, la más interna de las que constituyen la estructura de la Tierra. Está formado principalmente por hierro (Fe) y níquel (Ni). Tiene un radio cerca de 3500 km, mayor que el planeta Marte. La presión en su interior es millones de veces la presión en la superficie y la temperatura puede superar los 6.700 °C. Consta de núcleo externo líquido, y núcleo interno sólido. Anteriormente era conocido con el nombre de Nife debido a su riqueza en níquel y hierro.

FORMACIÓN

Durante su formación hace unos 6,000 millones de años, la Tierra pasó por una etapa de fusión lo que permitió que, debido a la gravedad los materiales más densos se hundieran hacia el centro, mientras que los más ligeros flotaron hacia la corteza, un proceso denominado diferenciación planetaria. A causa de esto, el núcleo terrestre está compuesto en su mayor parte de hierro (70%), junto con níquel, iridio y varios elementos pesados; otros elementos químicos densos, como el plomo o el uranio, o son muy raros en la Tierra o son propensos a combinación química con elementos más ligeros, y por tanto permanecen en la superficie. Los metales que conforman el núcleo de la Tierra sufrieron una aleación cuando el planeta aún ardía, formando con esto una estructura increíblemente densa y dura, debido a esto el planeta Tierra es el más denso del sistema solar.

ORIGEN DEL CALOR INTERNO

La temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad, fenómeno conocido como gradiente geotérmico y su centro puede superar los 6.700 °C, más caliente que la superficie del Sol; se supone que los tres factores que han contribuido al calor interno de la Tierra son los siguientes:

• El calor liberado por la colisión de partículas durante la formación de la Tierra.
• El calor emitido cuando el hierro cristalizó para formar el núcleo interno sólido.
• El calor emitido por la desintegración radiactiva de los elementos, en especial los isótopos radiactivos de uranio (U), torio (Th) y potasio (K).

Solo el tercer factor permanece activo, y es mucho menos intenso que en pasado; la Tierra irradia al espacio más calor del que se genera en su interior, por lo que se enfría lenta pero continuamente.

CARACTERÍSTICAS

La densidad media de la Tierra es de 5.515 kg/m³, la mayor del Sistema Solar.² Dado que la densidad media de los materiales de la superficie oscila entre 2.600 y 3.500 kg/m³, deben existir materiales más densos en el núcleo de nuestro planeta. La sismología aporta otras evidencias de la alta densidad del núcleo. Se calcula que la densidad media del núcleo es de 11.000 kg/m³.¹

Los meteoritos aportan datos sobre la composición del núcleo, ya que se cree que son restos del material a partir del cual se formó la Tierra. Hay meteoritos rocosos formados por rocas similares a las peridotitas y meteoritos metálicos compuestos por hierro y níquel; los primeros se consideran similares a las rocas que forman el manto terrestre, mientras que los segundos se supone que son representativos de la composición del núcleo. Según los últimos datos, el núcleo se compone de hierro con 5-10% de níquel y menores cantidades de elementos más ligeros, tal vez azufre y oxígeno.

SUBDIVISIONES DEL NÚCLEO

Los datos sísmicos muestran que el núcleo está dividido en dos partes, un núcleo externo líquido de aproximadamente 2.270 km de grosor y un núcleo interno sólido con un radio de unos 1.220 km; ambos están separados por la discontinuidad de Lehmann.

Núcleo externo

Se cree que el núcleo externo es líquido y está compuesto de hierro mezclado con níquel y pocos rastros de elementos más ligeros. La mayoría de los científicos cree que la convección del núcleo externo, combinada con la rotación de dicho núcleo causada por la rotación de la Tierra (efecto de Coriolis), causan el campo magnético terrestre a través de un proceso explicado por la hipótesis de la dínamo.

Núcleo interno

El núcleo interno sólido fue descubierto en 1936 por Inge Lehmann y se cree que está compuesto principalmente por hierro hasta un 70%, de níquel 20% entre otros metales pesados como iridio, plomo y titanio; algunos científicos piensan que podría estar en la forma de un solo cristal de hierro extremadamente duro y pesado que forma una aleación. Especulaciones recientes sugieren que la parte más interna del núcleo está enriquecida por elementos muy pesados, con números atómicos por encima de 55, lo que incluiría oro, mercurio y uranio.

El núcleo interno sólido es demasiado caliente como para sostener un campo magnético permanente (ver temperatura de Curie) pero probablemente actúa como un estabilizador del campo magnético generado por el núcleo externo líquido.

Evidencias recientes sugieren que el núcleo interno de la Tierra podría rotar ligeramente más rápido que el resto del planeta. En agosto de 2005 un grupo de geofísicos anunció en la revista Science que, de acuerdo con sus cálculos, el núcleo interno de la Tierra rota en dirección oeste a este aproximadamente un grado por año más rápido que la rotación de la superficie; así, el núcleo hace una rotación extra aproximadamente cada 400 años.

LA GEODINAMO

El alto contenido en hierro del núcleo, y las propiedades electrónicas del mismo, permiten las interacciones entre sus átomos de forma que, dado un medio que así lo permita, los espines de los electrones queden alieados de forma que sus estados de energía individuales solapan unos con otros creando un campo magnético más potente que la distribución prorrateada por unidad. En otras palabras, el hierro, al ser estimulado de forma externa, tiene memoria y puede convertirse en un imán o en su defecto en un canal que, bajo un estímulo de campo Gauss, pueda ordenarse como un electroimán.

La rotación del núcleo de la tierra, produce la expresión de un campo electromagnético tal que ha resguardado a la superficie terrestre de las corrientes de plasma solares. Si trasladamos esta descripción a un laboratorio, observaremos que, si sometemos un metal como el hierro a un giro sobre sí mismo, este no expresa propiedades magnéticas. El hierro por sí solo no es un material magnético. Ahora, las altas temperaturas del núcleo, cercanas a las que se experimentan en la superficie del sol, inducen una liberación relativa de los orbitales electrónicos de la última capa del átomo de hierro, así como un solapamiento de los estados cuánticos de los electrones, tales que dan como resultado un imán dinámico. El giro del interior del núcleo en referencia a esos estados ordenados de los electrones, proyectan el campo electromagnético de la tierra.

Un cambio en el sentido de giro del hierro fundido en el núcleo, produce un cambio de polaridad. Los efectos que esto tiene en la tecnología desarrollada por el hombre, en sí mismo no es relevante. Lo relevante es el periodo de transición en el cambio de polaridad, dado que la tierra en ese proceso se vería sometida, en el mejor de los casos, a los pulsos electromágneticos solares. Un pulso EM en sí mismo no es malo para la vida orgánica en la tierra, pero sí que lo es para la tecnología. Ese pulso generaría corrientes parásitas en los circuitos eléctricos, de tal intensidad que los integrados quedarían «chamuscados».

Tal como un contador de energía activa posee un disco que gira por el denominado efecto de corrientes parásitas de Foucault, y no altera su giro aunque la polaridad cambie —se usan para medir la potencia activa de corrientes alternas—, los cambios de polaridad del Sol no afectan al giro del núcleo de la tierra, aunque se cree que, sí pudiera afectar al giro en sí mismo del núcleo terrestre, tal como la variación del campo Gauss en un conductor, induce un giro en un disco que sea atravesado de forma transversal. Si la polaridad del Sol no fuese alterna, quizás el núcleo de la tierra no fuese rotatorio o su rotación se expresara con condiciones distintas.