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| Ilustración de la estructura de la Tierra a partir de una simulación para investigar la composición del núcleo externo del planeta. Las esferas oscuras del núcleo representan los átomos de hierro y las esferas de color tostado los de carbono. La trayectoria de los átomos de carbono durante la simulación se muestra en las líneas de color tostado. Crédito: Suraj Bajgain |
Una nueva investigación de la Universidad Estatal de Florida y la Universidad de Rice proporciona una mejor estimación de la cantidad de carbono en el núcleo externo de la Tierra, y el trabajo sugiere que el núcleo podría ser la mayor reserva del planeta de ese elemento.
La investigación, publicada en la revista Communications Earth & Environment, estima que entre el 0,3 y el 2,0 por ciento del núcleo externo de la Tierra es carbono.
Aunque el porcentaje de carbono es bajo, sigue siendo una cantidad enorme porque el núcleo externo es muy grande. Los investigadores estimaron que el núcleo externo contiene entre 5,5 y 36,8 × 1024 gramos de carbono, una cifra inmensa.
"Entender la composición del núcleo de la Tierra es uno de los problemas clave en las ciencias de la tierra sólida", dijo el coautor Mainak Mookherjee, profesor asociado de geología en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Oceánicas y Atmosféricas. "Sabemos que el núcleo del planeta es en gran parte hierro, pero la densidad del hierro es mayor que la del núcleo. Debe haber elementos más ligeros en el núcleo que reduzcan su densidad. El carbono es una consideración, y estamos proporcionando mejores restricciones en cuanto a la cantidad que podría estar allí".
Investigaciones anteriores han estimado la cantidad total de carbono en el planeta. Este trabajo afina las estimaciones del contenido de carbono de la Tierra hasta un rango entre unas 990 partes por millón y más de 6.400 partes por millón. Eso significaría que el núcleo de la Tierra -que incluye tanto el núcleo exterior como el interior- podría contener entre el 93 y el 95 por ciento del carbono del planeta.
Como los humanos no pueden acceder al núcleo de la Tierra, tienen que utilizar métodos indirectos para analizarlo. El equipo de investigación comparó la velocidad conocida de las ondas sonoras de compresión que viajan a través de la Tierra con modelos informáticos que simulaban diferentes composiciones de hierro, carbono y otros elementos ligeros en las condiciones de presión y temperatura del núcleo externo de la Tierra.
"Cuando la velocidad de las ondas sonoras en nuestras simulaciones coincidió con la velocidad observada de las ondas sonoras que viajan a través de la Tierra, supimos que las simulaciones se ajustaban a la composición química real del núcleo externo", dijo el autor principal e investigador postdoctoral Suraj Bajgain.
Los científicos han intentado dar un rango de la cantidad de carbono en el núcleo externo antes. Esta investigación reduce ese rango posible al incluir otros elementos ligeros -a saber, oxígeno, azufre, silicio, hidrógeno y nitrógeno- en los modelos de estimación de la composición del núcleo externo.
Al igual que el hidrógeno, el oxígeno y otros elementos, el carbono es un elemento esencial para la vida. Es parte de lo que hace posible la vida en la Tierra.
"Es natural preguntarse de dónde procede el carbono del que estamos hechos y qué cantidad de carbono se suministró originalmente cuando se formó la Tierra", explica Mookherjee. "¿Dónde reside ahora la mayor parte del carbono? ¿Cómo ha residido y cómo se ha transferido entre los diferentes depósitos? Comprender el inventario total de carbono es lo que nos ofrece este estudio".
Saber cuánto carbono existe en la Tierra ayudará a los científicos a mejorar su comprensión de la composición tanto de nuestro planeta como de los planetas rocosos de otros lugares del universo.
"En la última década, se han llevado a cabo muchas actividades para determinar el presupuesto de carbono del núcleo de la Tierra utilizando modelos cosmoquímicos y geoquímicos", afirma Rajdeep Dasgupta, coautor del estudio y profesor Maurice Ewing de Ciencias de la Tierra, Medioambientales y Planetarias de la Universidad de Rice. "Sin embargo, seguía siendo una cuestión abierta debido a la gran cantidad de parámetros inciertos sobre el proceso de acreción y los componentes de los planetas rocosos. Lo bueno de este estudio es que proporciona una estimación directa del presupuesto de carbono actual del núcleo externo de la Tierra. Por tanto, esto ayudará a su vez a la comunidad a poner entre paréntesis los posibles ingredientes planetarios y los primeros procesos.
Fuentes, créditos y referencias:
Bajgain, S.K. et al, R. Earth's core could be the largest terrestrial carbon reservoir. Commun Earth Environ (2021). doi.org/10.1038/s43247-021-00222-7