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A 5.000 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra se encuentra el núcleo interno, una masa en forma de bola compuesta principalmente por hierro que es responsable del campo magnético de la Tierra. En la década de 1950, los investigadores sugirieron que el núcleo interno era sólido, en contraste con la región de metal líquido que lo rodea.
Una nueva investigación dirigida por Rhett Butler, geofísico de la Universidad de Hawai en la Escuela de Ciencia y Tecnología Oceánica y Terrestre (SOEST), sugiere que el núcleo interno "sólido" de la Tierra está, de hecho, dotado de una gama de estructuras líquidas, blandas y duras que varían a lo largo de las 150 millas superiores del núcleo interno.
Ningún ser humano, ni ninguna máquina, ha estado en esta región. La profundidad, la presión y la temperatura hacen que el interior de la Tierra sea inaccesible. Por ello, Butler, investigador del Instituto de Geofísica y Planetología de SOEST, y el coautor Seiji Tsuboi, científico investigador de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina-Terrestre, recurrieron al único medio disponible para sondear el interior de la Tierra: las ondas sísmicas.
"Iluminada por los terremotos de la corteza y el manto superior, y observada por los observatorios sísmicos de la superficie de la Tierra, la sismología ofrece la única forma directa de investigar el núcleo interno y sus procesos", dijo Butler.
Cuando las ondas sísmicas atraviesan las distintas capas de la Tierra, su velocidad cambia y pueden reflejarse o refractarse en función de los minerales, la temperatura y la densidad de esa capa.
Para inferir las características del núcleo interno, Butler y Tsuboi utilizaron datos de sismómetros situados justos enfrente del lugar donde se generó el terremoto. Utilizando el superordenador Earth Simulator de Japón, evaluaron cinco emparejamientos para cubrir a grandes rasgos la región del núcleo interno: Tonga-Argelia, Indonesia-Brasil y tres entre Chile-China.
"En marcado contraste con las aleaciones de hierro homogéneas y blandas consideradas en todos los modelos de la Tierra del núcleo interno desde la década de 1970, nuestros modelos sugieren que hay regiones adyacentes de aleaciones de hierro duras, blandas y líquidas o blandas en las 150 millas superiores del núcleo interno", dijo Butler. "Esto pone nuevos límites a la composición, la historia térmica y la evolución de la Tierra."
El estudio del núcleo interno y el descubrimiento de su estructura heterogénea aportan nueva información importante sobre la dinámica en el límite entre el núcleo interno y el externo, que repercute en la generación del campo magnético de la Tierra.
"El conocimiento de esta condición límite a partir de la sismología puede permitir modelos mejores y predictivos del campo geomagnético que blinda y protege la vida en nuestro planeta", dijo Butler.
Los investigadores planean modelar la estructura del núcleo interno con más detalle utilizando el Simulador de la Tierra y comparar cómo esa estructura se compara con varias características del campo geomagnético de la Tierra.
Fuentes, créditos y referencias:
Rhett Butler et al, Antipodal seismic reflections upon shear wave velocity structures within Earth's inner core, Physics of the Earth and Planetary Interiors (2021). doi.org/10.1016/j.pepi.2021.106802
Imagen: Ubicación de los terremotos (en rojo) y de las estaciones sísmicas correspondientes (alfileres amarillos). Crédito: Butler y Tsuboi (2021).