El núcleo de nuestro planeta es el hierro. Pero ahora los científicos están mejorando en comprender qué más está girando en un remolino en el centro de la Tierra.
El latido del corazón de nuestro planeta sigue siendo un misterio para los científicos que intentan averiguar cómo se formó la Tierra y qué fue lo que llevó a su creación. En un estudio reciente, pudieron recrear la poderosa presión en el centro de nuestro planeta, lo que permitió a los científicos vislumbrar su existencia temprana e incluso comprender cómo podría verse el núcleo de la Tierra ahora.
Informaron de su descubrimiento en el último número de Science. “Si averiguamos qué elementos componen el núcleo, podremos comprender mejor las condiciones bajo las cuales se formó la Tierra, lo que a su vez nos dará más información sobre la historia temprana del sistema solar”, dice el geoquímico Anat Shahar, con sede en Washington. en el Carnegie Institute of Science. También permitirá a los científicos obtener información sobre cómo se formaron otros planetas rocosos en nuestro sistema solar y más allá.
La Tierra se formó hace unos 4.600 millones de años por incontables colisiones de sólidos que varían en tamaño desde Marte hasta un pequeño asteroide. A medida que aumentó la masa de la Tierra primitiva, aumentaron su presión y temperatura internas.
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Esto afectó la forma en que el hierro, que constituye la mayor parte del núcleo de la tierra, reaccionó químicamente con elementos más ligeros como hidrógeno, oxígeno y carbono, así como con metales más pesados que se separaron del manto y entraron al interior de la tierra. El manto es una capa directamente debajo de la corteza terrestre, y el movimiento de la roca fundida en esta área pone en movimiento las placas tectónicas.
Los científicos se han dado cuenta de que los cambios de temperatura pueden afectar el grado en el que un isótopo de un elemento como el hierro se convierte en parte del núcleo. Este proceso se llama fraccionamiento isotópico.
Sin embargo, hasta ahora, la presión no se ha considerado una variable crítica que afecte este proceso. “En los años 60 y 70 se realizaron experimentos buscando las consecuencias de tal presión, pero los científicos no encontraron nada”, dice Shahar. "Pero ahora sabemos que la presión a la que llevaron a cabo los experimentos (alrededor de dos gigapascales) no fue lo suficientemente poderosa".
En 2009, otro equipo de investigación publicó un artículo en el que sugerían que la presión podría afectar los elementos que ingresaron al núcleo de la tierra. Por lo tanto, Shahar y su equipo decidieron reexaminar sus efectos, utilizando equipos que crean una presión de hasta 40 gigapascales. Esto está mucho más cerca de 60 gigapascales, que los científicos consideran el promedio durante la formación temprana de la Tierra.
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En experimentos llevados a cabo con una fuente de fotones avanzada en la Carnegie Institution en Washington, los científicos colocaron pequeñas muestras de hierro mezclado con hidrógeno, carbono y oxígeno entre dos diamantes. Luego, los planos de estos vicios de diamante se juntaron, creando una tremenda presión.
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Posteriormente, las muestras de hierro convertidas fueron bombardeadas con rayos X de alta energía. "Estamos usando rayos X para probar las propiedades vibratorias de las fases de hierro", dijo Shahar. Las diferentes frecuencias de vibración indican qué isótopos de hierro se encuentran entre las muestras.
Los científicos han descubierto que una presión tan poderosa sí afecta el fraccionamiento isotópico. En particular, el equipo de investigación encontró que la reacción entre el hierro y el hidrógeno o el carbono, que debería estar presente en el núcleo, debería dejar un rastro característico en la roca del manto. Pero no fue posible encontrar tal rastro.
"Por lo tanto, creemos que el hidrógeno y el carbono no son los principales elementos ligeros del núcleo", dijo Shahar.
Pero la combinación de hierro y oxígeno no pudo dejar rastros en el manto, como demostraron los experimentos de los científicos. Por tanto, es posible que el oxígeno se convierta en uno de los elementos más ligeros de la composición del núcleo terrestre.
Estos hallazgos apoyan la hipótesis de que el oxígeno y el silicio forman la base de los elementos ligeros disueltos en el núcleo de la Tierra, dice Joseph O'Rourke, geofísico del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, que no participó en el estudio.
“El oxígeno y el silicio abundan en el manto y sabemos que se disuelven en hierro a alta temperatura y alta presión”, dijo. "Dado que se garantiza que el oxígeno y el silicio estarán en el núcleo, otros candidatos como el hidrógeno y el carbono tienen pocas posibilidades".
Shahar dijo que su equipo tiene la intención de repetir el experimento con silicio y azufre, que pueden ser parte del núcleo. Ahora que han demostrado que la presión puede afectar el fraccionamiento, este equipo quiere observar el efecto de la presión y la temperatura cuando se combinan. Creen que los resultados pueden diferir de cuando se utilizan la presión y la temperatura por sí solas. “Realizamos nuestros experimentos con muestras de hierro sólido a temperatura ambiente. Pero cuando se formó el núcleo, todo estaba en estado fundido”, dijo Shahar.
Los hallazgos de estos experimentos pueden ser relevantes para planetas fuera de nuestro sistema solar, dicen los científicos. "El hecho es que solo vemos la superficie o la atmósfera de los exoplanetas", dijo Shahar. - Pero, ¿cómo afecta su parte interior a lo que ocurre en la superficie? La respuesta a esta pregunta afectará si hay o no vida en este planeta ".
