El núcleo interno de hierro sólido de la Tierra ha estado creciendo más rápido en un lado que en el otro durante más de 500 millones de años, según un nuevo estudio.
Está creciendo más rápido bajo el mar de Banda de Indonesia que bajo Brasil, pero este patrón de crecimiento desigual no ha dejado el núcleo desequilibrado, dicen los sismólogos de la Universidad de California, Berkeley, que han estado investigando el fenómeno.
La gravedad ha actuado para distribuir uniformemente el nuevo crecimiento, formado por cristales de hierro que se forman a medida que el hierro fundido comienza a enfriarse, manteniendo un núcleo interno esférico.
Aunque no deja el núcleo desequilibrado, esta tasa de crecimiento desigual sugiere que algo en el núcleo externo debajo de Indonesia está eliminando el calor del núcleo interno a un ritmo más rápido que en Brasil en el lado opuesto del planeta, dijo el equipo. .
Los investigadores dicen que este descubrimiento les ha ayudado a «demostrar límites bastante flexibles» para la edad del núcleo interno, entre 500 y 1500 millones de años.
Un corte del interior de la Tierra muestra el núcleo interno de hierro sólido (rojo) creciendo lentamente por congelación del núcleo externo de hierro líquido (naranja). Las ondas sísmicas viajan a través del núcleo interno de la Tierra más rápido entre los polos norte y sur (flechas azules) que a través del ecuador (flecha verde)
Este límite para la edad del núcleo sólido de la Tierra puede ayudar a los científicos a aprender más sobre el campo magnético, que nos protege de la radiación solar dañina.
«Puede ayudar en el debate sobre cómo se generó el campo magnético antes de la existencia del núcleo interno sólido», dijo Barbara Romanowicz, coautora del estudio.
«Sabemos que el campo magnético ya existía hace 3 mil millones de años, por lo que otros procesos deben haber impulsado la convección en el núcleo externo en ese momento».
La edad más joven del núcleo interno puede significar que, al principio de la historia de la Tierra, el calor que hirvió el núcleo del fluido provino de elementos ligeros que se separaron del hierro, no de la cristalización del hierro, que vemos hoy.
«El debate sobre la edad del núcleo interno ha estado ocurriendo durante mucho tiempo», dijo Daniel Frost, científico asistente del proyecto.
‘La complicación es: si el núcleo interno ha podido existir solo durante 1.500 millones de años, según lo que sabemos sobre cómo pierde calor y qué tan caliente está, entonces, ¿de dónde vino el campo magnético más antiguo?
« De ahí es de donde surgió esta idea de elementos ligeros disueltos que luego se congelan ».
El crecimiento asimétrico del núcleo interno, que está creciendo a diferentes ritmos en cada lado del planeta, explica un misterio de tres décadas, explicó Frost.
El misterio es que el hierro cristalizado en el núcleo parecía estar más alineado al oeste que al este del eje de rotación de la Tierra.
Mapa que muestra los sismómetros (triángulos) en los que los investigadores midieron las ondas sísmicas de los terremotos (círculos) para estudiar el núcleo interno de la Tierra.
El equipo dice que los científicos esperarían que los cristales estuvieran orientados al azar en lugar de favorecer un lado del planeta que el otro.
En un intento por explicar las observaciones, crearon un modelo informático del crecimiento de cristales en el núcleo interno.
Su modelo incorporó el crecimiento geodinámico, cómo se deforman y forman los materiales en la tierra, y la física mineral del hierro a alta presión y alta temperatura.
«El modelo más simple parecía inusual: que el núcleo interno es asimétrico», dijo Frost.
‘El lado oeste se ve diferente del lado este hasta el centro, no solo en la parte superior del núcleo interno, como algunos han sugerido. La única forma en que podemos explicar eso es que un lado crece más rápido que el otro ».
El modelo describe cómo el crecimiento asimétrico, aproximadamente un 60 por ciento más alto en el este que en el oeste, puede orientar preferentemente los cristales de hierro a lo largo del eje de rotación, con más alineación en el oeste que en el este.
«Lo que estamos proponiendo en este documento es un modelo de convección sólida asimétrica en el núcleo interno que reconcilia las observaciones sísmicas y las condiciones de frontera geodinámicas plausibles», dijo Romanowicz.
Aunque no deja el núcleo desequilibrado, esta tasa de crecimiento desigual sugiere que algo en el núcleo externo debajo de Indonesia está eliminando el calor del núcleo interno a un ritmo más rápido que en Brasil en el lado opuesto del planeta, dijo el equipo.
El interior de la Tierra tiene capas como una cebolla. El núcleo interno sólido de hierro y níquel tiene un radio de 745 millas), o aproximadamente tres cuartas partes del tamaño de la luna y está rodeado por un núcleo externo fluido de hierro fundido y níquel de aproximadamente 1,500 millas de espesor.
El núcleo exterior está rodeado por un manto de roca caliente de 1.800 millas de espesor y cubierto por una corteza rocosa fina, fría en la superficie.
La convección ocurre tanto en el núcleo externo, que hierve lentamente a medida que el calor del hierro cristalizado sale del núcleo interno, y en el manto, cuando la roca más caliente se mueve hacia arriba para llevar este calor desde el centro del planeta a la superficie.
Un nuevo modelo de sismólogos de UC Berkeley propone que el núcleo interno de la Tierra crece más rápido en su lado este (izquierda) que en su oeste. La gravedad iguala el crecimiento asimétrico al empujar los cristales de hierro hacia los polos norte y sur (flechas)
El vigoroso movimiento de ebullición en el núcleo exterior produce el campo magnético de la Tierra.
Según el modelo informático de Frost, a medida que crecen los cristales de hierro, la gravedad redistribuye el exceso de crecimiento en el este hacia el oeste dentro del núcleo interno.
El movimiento de los cristales en el núcleo interno, cerca del punto de fusión del hierro, alinea la red cristalina con el eje de rotación de la Tierra, haciéndolo más hacia el oeste que hacia el este, encontraron.
El modelo predice correctamente las nuevas observaciones de los investigadores sobre los tiempos de viaje de las ondas sísmicas a través del núcleo interno.
La anisotropía, o diferencia en los tiempos de viaje paralelos y perpendiculares al eje de rotación, aumenta con la profundidad.
La anisotropía más fuerte se desplaza hacia el oeste desde el eje de rotación de la Tierra en aproximadamente 250 millas.
El modelo de crecimiento del núcleo interno también establece límites en la proporción de níquel al hierro en el centro de la tierra, dijo Frost.
Su modelo no reproduce con precisión las observaciones sísmicas a menos que el níquel constituya entre el cuatro y el ocho por ciento del núcleo interno.
Esto está cerca de la proporción de meteoritos metálicos que alguna vez fueron los núcleos de los planetas enanos de nuestro sistema solar.
El modelo también les dice a los geólogos qué tan viscoso o fluido es el núcleo interno.
«Sugerimos que la viscosidad del núcleo interno es relativamente grande», dijo Romanowicz.
Este es «un parámetro de entrada de importancia para los geodinámicos que estudian los procesos de dinamo en el núcleo externo».
Los hallazgos se presentarán en la revista Nature Geoscience.