El campo magnético de la Tierra nos protege de la mortal radiación cósmica y sin él, como saben, la vida no podría existir. El movimiento del hierro líquido en el núcleo exterior del planeta, el fenómeno "geodinamo", genera este campo. Pero cómo apareció y luego se mantuvo a lo largo de toda la historia de la Tierra es un misterio para los científicos. El nuevo trabajo, publicado en Nature por un grupo dirigido por Alexander Goncharov de la Universidad Carnegie, arroja luz sobre la historia de esta formación geológica increíblemente importante.
Nuestro planeta se formó a partir del material sólido que rodeaba al Sol en su juventud, y con el tiempo, el material más denso, el hierro, se hundió, se hundió más profundamente, formando las capas que conocemos hoy: el núcleo, el manto, la corteza. Actualmente, el núcleo interior es de hierro macizo junto con otros materiales que se han ajustado durante el proceso de estratificación. El núcleo exterior es una aleación de hierro líquido y su movimiento genera un campo magnético.
Se necesita una comprensión más profunda de cómo se conduce el calor en el núcleo interno sólido y el núcleo externo líquido para reconstruir los procesos que han desarrollado nuestro planeta y su campo magnético y, lo que es más importante, la energía que mantiene un campo magnético constante. Pero estos materiales aparentemente solo existen en las condiciones más extremas: temperaturas muy altas y presiones muy altas. Resulta que en la superficie, su comportamiento será completamente diferente.
“Decidimos que sería imperativo medir directamente la conductividad térmica de los materiales del núcleo en condiciones que coincidan con las del núcleo”, dice Goncharov. "Porque, por supuesto, no podemos llegar al núcleo de la Tierra y tomar muestras por nosotros mismos".
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Los científicos utilizaron un instrumento llamado celda de yunque de diamante para simular las condiciones del núcleo planetario y estudiar cómo el hierro conduce el calor en esas condiciones. La celda del yunque del diamante comprime pequeñas muestras de material entre dos diamantes, creando una presión extrema desde las profundidades de la Tierra en el laboratorio. El láser calienta los materiales a temperaturas nucleares.
Utilizando un "laboratorio nuclear" de este tipo, un equipo de científicos pudo estudiar muestras de hierro a temperaturas y presiones que se pueden encontrar dentro de planetas que varían en tamaño desde Mercurio hasta la Tierra (presiones de 345.000 a 1,3 millones de atmósferas normales y de 1300 a 2700 grados Celsius) y comprender cómo conducen el calor.
Se encontró que la conductividad térmica de tales muestras de hierro corresponde al extremo inferior de las estimaciones preliminares de la conductividad térmica del núcleo de la Tierra, entre 18 y 44 vatios por metro por grado Kelvin, en las unidades que los científicos usan para medir tales cosas. Esto sugiere que la energía necesaria para mantener una geodinamo siempre ha estado disponible desde el comienzo de la historia de la Tierra.
“Para comprender mejor la conductividad térmica del núcleo, en el futuro estudiaremos cómo los materiales no ferrosos que se introdujeron en el núcleo junto con el hierro que se hunde afectan los procesos térmicos dentro de nuestro planeta”, dice Goncharov.
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