Desde su formación, la Tierra ha liberado grandes cantidades de calor desde el interior hacia la superficie, impulsando principalmente la convección del manto y una serie de actividades tectónicas.
- Dichos procesos pueden detenerse debido a una inevitable pérdida de calor del interior de la Tierra. Pero, ¿en cuánto tiempo podría terminar de enfriarse nuestro planeta?
- Esta inquietud llevó a investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología a abordar el problema cuantitativamente, mediante el conocimiento de la conductividad térmica de los materiales profundos de la Tierra en condiciones relevantes.
“El límite entre el núcleo y el manto de la Tierra, donde el manto de silicato sólido está en contacto directo con el núcleo de hierro fundido, se conoce como el límite térmico más grande de la Tierra con un gradiente térmico significativamente pronunciado, que ha servido como la principal fuerza impulsora de la dinámica del manto a lo largo de toda la historia de la Tierra sólida”, explica el estudio liderado por Motohiko Murakami.
“Este sistema de medición nos permitió mostrar que la conductividad térmica de la bridgmanita (mezcla muy densa de silicatos de hierro y magnesio) es aproximadamente 1.5 veces mayor de lo que se suponía”, dice Murakami.
- Los datos sugieren que el flujo de calor desde el núcleo hacia el manto también es mayor de lo que se pensaba anteriormente. Un mayor flujo de calor, a su vez, aumenta la convección del manto y acelera el enfriamiento de la Tierra.
- “Esto puede causar que la tectónica de placas, que se mantiene en marcha por los movimientos convectivos del manto, se desacelere más rápido de lo que esperaban los investigadores en función de los valores anteriores de conducción de calor”,explica Murakami.
Murakami y sus colegas también demostraron que “el rápido enfriamiento del manto cambiará las fases minerales estables en el límite entre el núcleo y el manto”.
“Nuestros resultados podrían darnos una nueva perspectiva sobre la evolución de la dinámica de la Tierra. Sugieren que la Tierra, al igual que los otros planetas rocosos Mercurio y Marte, se está enfriando y quedando inactivo mucho más rápido de lo esperado”, añadió.
¿Cuáles serían las consecuencias?
Como señalan los resultados del estudio, el enfriamiento puede causar el desaceleramiento de las placas tectónicas.
- “Este estudio ofrece una nueva visión del principal proceso geológico que afecta a los planetas rocosos (como la Tierra): la velocidad a la que se enfrían”, explicó a la BBC Mundo Paul Byrne, profesor de Ciencias Planetarias y de la Tierra en la Universidad Washington en San Luis, Estados Unidos.
“Marte, Mercurio y la Luna se han enfriado tanto durante los últimos 4 mil 500 millones de años que, geológicamente hablando, son esencialmente inertes. Por eso, a diferencia de la Tierra, Marte, Mercurio y la Luna no tienen placas tectónicas”, añadió el experto.
El interior de la Tierra
El núcleo de la Tierra es una región ubicada a casi 3.000 km de profundidad de la corteza terrestre, con un radio de 3.500 km.
- Las temperaturas del núcleo pueden fluctuar entre los 4.400° C y los 6.000° C, una temperatura similar a la del Sol.
El núcleo interno es una esfera sólida, compuesta mayormente de hierro. El núcleo externo está hecho de un líquido maleable compuesto de hierro y níquel.
Es en el núcleo externo donde se forma el campo magnético de la Tierra, que protege al planeta de los peligrosos vientos solares.
La colosal cantidad de energía térmica que emana del interior del planeta pone en marcha fenómenos como la tectónica de placas y la actividad volcánica.
Además, en la fronteras del núcleo ocurre un proceso que fue la clave del nuevo estudio: la convección del manto, que se refiere a la transferencia de calor desde el núcleo hacia el manto.
La frontera del núcleo
- Los científicos no saben con precisión cuánto tiempo tomará para que la Tierra se enfríe al punto que dejen de ocurrir los fenómenos naturales que impulsa el núcleo, o que desapareciera el campo magnético, por ejemplo.
- Un equipo del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich (ETH) y de la Institución Carnegie de Ciencia, en Estados Unidos, cree que la clave para resolver ese misterio está en los minerales que transportan calor del núcleo hacia el manto.
Esta región fronteriza está formada principalmente por un mineral llamado bridgmanita, que tiene una estructura de cristal y solo puede existir bajo grandes presiones, a partir de unos 700 km de profundidad.
No existe ninguna tecnología que permita excavar y estudiar los minerales a esa profundidad, así que Motohiko Murakami, profesor del ETH, diseñó un experimento para simular esas condiciones en el laboratorio.
Presión y temperatura
Murakami y sus colegas idearon un método para medir la cantidad de calor que puede conducir la bridgmanita.
Lo que hicieron fue fabricar un diamante de bridgmanita a partir de los elementos que lo componen. Luego insertaron el cristal en un dispositivo que simula la presión y la temperatura que prevalecen en el interior de la Tierra.
Dentro del dispositivo, disparaban pulsos de rayos láser que irradiaban y calentaban el mineral, en un proceso conocido como «medición de absorción óptica».
De esa manera, podían ver cómo reaccionaba el mineral a distintas presiones y temperaturas.
«Este sistema de medición nos permitió mostrar que la conductividad térmica de la bridgmanita es aproximadamente 1,5 veces mayor de lo que se suponía», dice Murakami en un comunicado.
- Según el investigador, esto indica que el flujo de calor desde el núcleo hacia el manto también es mayor de lo que se pensaba.
- El resultado del experimento sugiere que entre más rápido se transfiere el calor desde el núcleo hacia el manto, más rápido se pierde el calor en el núcleo, lo cual acelera el enfriamiento de la Tierra.
Además, los autores creen que este enfriamiento cambiaría la composición de los minerales en el manto.
Cuando la bridgmanita se enfría, se convierte en otro mineral llamado post-perovskita.
La post-perovskita conduce el calor de manera mucho más eficiente que la bridgmanita, así que a medida que la bridgmanita de la frontera entre el núcleo y el manto se va convirtiendo en post-perovskita, el enfriamiento de la Tierra sería aún más rápido, indican los investigadores.
¿Destinado a morir?
Este enfriamiento más rápido puede tener varias consecuencias, indican los autores del estudio.
Por un lado, puede causar que las placas tectónicas, que se mantienen en movimiento por el flujo del manto, se desaceleren más rápido de lo que esperaba.
«Nuestros resultados podrían darnos una nueva perspectiva sobre la evolución de la dinámica de la Tierra», explica Murakami.
- Murakami, sin embargo, advierte que en este momento no pueden estimar cuánto tiempo tomará ese enfriamiento con el que se detendría la actividad en el manto. Para ello, necesitan entender mejor las dinámicas del manto y las reacciones de los elementos que lo componen.
«Este estudio ofrece una nueva visión del principal proceso geológico que afecta a los planetas rocosos (como la Tierra): la velocidad a la que se enfrían», le dice a BBC Mundo Paul Byrne, profesor de Ciencias Planetarias y de la Tierra en la Universidad Washington en San Luis, Estados Unidos, quien no estuvo involucrado en la investigación.
«Marte, Mercurio y la Luna se han enfriado tanto durante los últimos 4.500 millones de años que, geológicamente hablando, son esencialmente inertes».
Por eso, a diferencia de la Tierra, Marte, Mercurio y la Luna no tienen placas tectónicas, explica el experto./Agencias-PUNTOporPUNTO
Documento íntegro:
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