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| Estructura del núcleo de la Tierra. Elementos de esta imagen 3D proporcionados por la NASA. Shad.off/Depositphotos |
La evolución del planeta Tierra puede describirse como la historia del enfriamiento durante los últimos 4.500 millones de años. La superficie de la Tierra estaba cubierta por un profundo océano de magma.
A lo largo de millones de años, la superficie del planeta se enfrió hasta formar una corteza frágil. Aunque algunas preguntas siguen sin respuesta: ¿A qué velocidad se enfrió la Tierra y cuánto tiempo podría tardar este enfriamiento continuo en detener los mencionados procesos impulsados por el calor?
La conductividad térmica de los minerales podría dar las respuestas. Esta conductividad térmica de los minerales forma el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra. Esta capa límite es relevante porque es aquí donde la roca viscosa del manto terrestre está en contacto directo con el fundido caliente de hierro y níquel del núcleo exterior del planeta.
Debido a la gran inclinación del gradiente de temperatura entre ambas capas, aquí debe fluir mucho calor. Esta capa límite está formada por el mineral bridgmanita.
Sin embargo, es difícil estimar cuánto calor conduce este mineral desde el núcleo de la Tierra al manto porque la verificación experimental es muy difícil.
Científicos de la ETH de Zúrich han desarrollado un sofisticado sistema de medición que les permite medir la conductividad térmica de la bridgmanita en el laboratorio en las condiciones de presión y temperatura que imperan en el interior de la Tierra. Se utilizó un sistema de medición de la absorción óptica en una unidad de diamante calentada con un láser pulsado.
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| Dispositivo de medición para determinar la conductividad térmica de la bridgmanita bajo alta presión y temperatura extrema. (de Murakami M, et al, 2021) |
El profesor de la ETH Motohiko Murakami declaró: "Este sistema de medición nos permitió demostrar que la conductividad térmica de la bridgmanita es aproximadamente 1,5 veces mayor de lo que se suponía. Esto sugiere que el flujo de calor desde el núcleo hacia el manto es también mayor de lo que se pensaba. Un mayor flujo de calor, a su vez, aumenta la convección del manto y acelera el enfriamiento de la Tierra. Esto puede hacer que la tectónica de placas, que se mantiene en marcha gracias a los movimientos convectivos del manto, se desacelere más rápido de lo que los investigadores esperaban basándose en los valores anteriores de conducción de calor".
Los científicos también han demostrado que el rápido enfriamiento del manto cambia las fases minerales estables en el límite entre el núcleo y el manto. Tras el enfriamiento, la bridgmanita se convierte en el mineral posperovskita.
El proceso de colapso se acelera cuando esta posperovskita aparece en el límite entre el núcleo y el manto y comienza a dominar. Esto sucede porque el mineral conduce el calor de forma aún más eficiente que la bridgmanita.
Según Murakami, "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 volviéndose inactiva mucho más rápido de lo esperado."
"Sin embargo, no podemos decir cuánto tiempo tardarán, por ejemplo, en detenerse las corrientes de convección en el manto. Todavía no sabemos lo suficiente sobre este tipo de acontecimientos como para precisar su calendario."
Fuentes, créditos y referencias:
Motohiko Murakami, Alexander F. Goncharov, Nobuyoshi Miyajima, Daisuke Yamazaki, Nicholas Holtgrewe. Radiative thermal conductivity of single-crystal bridgmanite at the core-mantle boundary with implications for thermal evolution of the Earth. Earth and Planetary Science Letters, 2022; 578: 117329 DOI: 10.1016/j.epsl.2021.117329
Fuente: ETH Zurich