El núcleo sólido interno de la Tierra tiene apenas mil millones de años, su solidificación puede haber fortalecido el campo magnético de la Tierra, de acuerdo a una nueva investigación.
La Tierra moderna es una secuencia de capas, con una corteza exterior sólida, un manto caliente y viscoso, un núcleo externo líquido y un núcleo interno sólido. Ese núcleo interno sólido crece lentamente a medida que el hierro líquido en el núcleo se enfría y cristaliza. Este proceso ayuda a impulsar el movimiento de batido del núcleo externo líquido, que a su vez crea el campo magnético que rodea la Tierra y ayuda a proteger al planeta de la radiación cósmica dañina.
En otras palabras, el núcleo interno es bastante importante.
Pero no se sabe mucho sobre la historia de esta bola de hierro de 2,442 kilómetros de ancho. Las estimaciones de su edad han oscilado entre 500 millones de años y más de 4 mil millones de años, casi tan antiguo como la Tierra de 4.500 millones de años. Ahora, los investigadores han exprimido una minúscula pieza de hierro entre dos diamantes y la han volado con láseres para llegar a una nueva estimación de entre 1.000 y 1.300 millones de años, un rango de fechas que coincide con un fortalecimiento mensurable del campo magnético de la Tierra que ocurrió alrededor al mismo tiempo.
«La Tierra es única en nuestro sistema solar porque tiene un campo magnético y es habitable», dijo el autor del estudio Jung-Fu Lin, geocientífico de la Universidad de Texas en Austin. «Eventualmente, nuestros resultados podrían usarse para pensar por qué otros planetas de nuestro sistema solar no tienen campos magnéticos».
El geodinamo
El campo magnético de la Tierra está alimentado por lo que los científicos llaman «geodinamo». Ese es el movimiento del núcleo externo rico en hierro, que convierte al planeta en un imán gigante, aunque algo desordenado. La geodinamo es responsable del Polo Norte y el Polo Sur de la Tierra y del escudo invisible del magnetismo que desvía y atrapa las partículas cargadas que fluyen del sol. De lo contrario, estas partículas despojarían lentamente a la Tierra de su atmósfera.
Parte del movimiento del núcleo interno es impulsado por calor, conocido como su fuente de energía térmica. A medida que el núcleo de la Tierra se enfría gradualmente, se cristaliza de adentro hacia afuera. Este proceso de cristalización libera energía que puede impulsar aún más el movimiento del núcleo externo aún líquido. Esta liberación de energía de la cristalización se denomina fuente de energía composicional de la geodinamo, dijo Lin.
Lin y su equipo querían usar evidencia experimental para precisar la energía de cada una de estas fuentes. Conocer la cantidad de energía les permitiría estimar la edad del núcleo interno.
Para hacer esto, los investigadores recrearon las condiciones del núcleo a pequeña escala. Calentaron una pieza de hierro de apenas 6 micrones de grosor (aproximadamente lo mismo que la longitud de un glóbulo rojo) a temperaturas de hasta 4.940 grados Fahrenheit (2.727 grados Celsius), y exprimieron la muestra entre dos diamantes para igualar las presiones extremas en Núcleo de la Tierra. Luego midieron la conductividad del hierro en estas condiciones.
Un núcleo joven
Esta medición de conductividad permitió a los investigadores calcular el enfriamiento térmico del núcleo que está disponible para alimentar la geodinamo. Descubrieron que la geodinamo consumía aproximadamente 10 teravatios de energía del núcleo de enfriamiento, poco más de una quinta parte de la cantidad de calor que la Tierra disipa en el espacio desde su superficie.
Una vez que calcularon la cantidad de energía perdida, los investigadores podrían calcular la edad del núcleo interno de la Tierra, dijo Lin. Conocer la tasa de pérdida de energía permitió a los investigadores calcular cuánto tiempo tomaría obtener una masa sólida del tamaño del núcleo actual a partir de una gota de hierro fundido.
El resultado de 1.000 a 1.300 millones de años sugiere que el núcleo de la Tierra es «en realidad relativamente joven», dijo Lin.
Esta estimación no es tan reciente como algunas estimaciones, como una publicada en 2016 en la revista Nature que utilizó métodos similares pero encontró que el núcleo tenía solo 700 millones de años. Lin dijo que el nuevo experimento utilizó formas más confiables de manejar las presiones y temperaturas generadas en el núcleo, lo que hace que esa estimación más joven sea poco probable.
Antiguas rocas magnéticas revelaron que el campo magnético se fortaleció repentinamente hace entre mil y 1.5 mil millones de años, según un estudio de 2015 de la revista Nature . La nueva era se alinea muy bien con esa evidencia, ya que la cristalización del núcleo interno habría proporcionado un «impulso» al campo magnético, dijo Lin.
Todavía hay preguntas sobre la forma en que el calor se mueve en el núcleo, dijo Lin. A diferencia de la muestra que analizaron, el núcleo no es solo hierro, también contiene elementos más livianos como carbono, hidrógeno, oxígeno, silicio y azufre. Pero se desconocen las proporciones de estos elementos ligeros, lo que dificulta saber cómo cambian la conductividad del núcleo interno. Eso es en lo que Lin y su equipo están trabajando ahora.
«Estamos tratando de comprender cómo la existencia de esos elementos ligeros afectaría realmente las propiedades de transporte térmico del hierro en condiciones de alta presión y alta temperatura», dijo Lin.
Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista Physical Review Letters.
Tomado de space.com
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