El núcleo de la Tierra se está desequilibrando y los científicos no entienden por qué

El núcleo interno de hierro sólido de la Tierra está creciendo más rápido en un lado que en el otro, y así ha sido desde que comenzó a congelarse a partir del hierro fundido hace 500 millones de años.

Según un nuevo estudio publicado en Nature Geoscience por sismólogos de la Universidad de Berkeley en California, las razones de este extraño fenómeno son desconocidas. El mayor crecimiento en un lado del núcleo sugiere que algo debajo de Indonesia está eliminando calor del núcleo interno a un ritmo más rápido que en el lado opuesto, debajo de Brasil.

De esta forma, un enfriamiento más rápido en un lado aceleraría la cristalización del hierro y el crecimiento del núcleo interno en ese lado, lo que tiene implicaciones para el campo magnético de la Tierra y su historia, ya que la convección en el núcleo externo impulsada por la liberación de calor del núcleo interno es lo que hoy impulsa la dínamo que genera el campo magnético que nos protege de las partículas peligrosas del sol.

“Sabemos que el campo magnético ya existía hace 3000 millones de años, por lo que otros procesos deben haber impulsado la convección (transmisión de calor en un fluido por movimiento de capas desigualmente calientes) en el núcleo externo en ese momento”, señaló Barbara Romanowicz, profesora del departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Berkeley.

La edad más joven del núcleo interno puede significar que, al principio de la historia de la Tierra, el calor que hierve el núcleo del fluido provino de elementos ligeros que se separan del hierro, no de la cristalización del hierro, que vemos en la actualidad.

“El debate sobre la edad del núcleo interno ha estado ocurriendo durante mucho tiempo. La complicación es: si el núcleo interno ha podido existir solo durante 1500 millones de años, según lo que sabemos sobre cómo pierde calor y lo caliente que está, entonces, ¿de dónde vino el campo magnético más antiguo?”, cuestionó Daniel Frost, científico asistente del proyecto en el Laboratorio Sismológico de Berkeley.

Precisamente, de ahí surgió la idea de elementos ligeros disueltos que luego se congelan. El crecimiento asimétrico del núcleo interno explica un misterio de hace tres décadas: que el hierro cristalizado en el núcleo parece estar alineado a lo largo del eje de rotación de la Tierra, más en el oeste que en el este, mientras que uno esperaría que los cristales se orientaran de forma aleatoria.

La evidencia de esta alineación proviene de las mediciones del tiempo de viaje de las ondas sísmicas de los terremotos a través del núcleo interno. Las ondas sísmicas viajan más rápido en la dirección del eje de rotación norte-sur que a lo largo del ecuador, una asimetría que los geólogos atribuyen a los cristales de hierro, que son asimétricos, que tienen sus ejes largos alineados a lo largo del eje de la Tierra. Si el núcleo es de hierro cristalino sólido, ¿cómo se orientan los cristales de hierro preferentemente en una dirección?

En un intento de explicar las observaciones, Romanowicz y Frost, en conjunto con sus colegas Marine Lasbleis de la Universidad de Nantes en Francia y Brian Chandler de la Universidad de Berkeley, crearon un modelo informático de crecimiento de cristales en el núcleo interno que incorpora modelos de crecimiento geodinámico y la física mineral del hierro a alta presión y alta temperatura.

“El modelo más simple parecía un poco inusual: que el núcleo interno es asimétrico. El lado oeste se ve diferente del lado este hasta el centro, no solo en la parte superior del núcleo interno, como algunos han sugerido. La única forma en que podemos explicar eso es que un lado crece más rápido que el otro”, indicó Frost.

El modelo describe cómo el crecimiento asimétrico, un 60% más alto en el este que en el oeste, puede orientar los cristales de hierro a lo largo del eje de rotación, con más alineación en el oeste que en el este, y explicar la diferencia en la velocidad de la onda sísmica en el núcleo interior.

“Lo que estamos proponiendo en este documento es un modelo de convección sólida asimétrica en el núcleo interno que reconcilia las observaciones sísmicas y las condiciones de frontera geodinámicas plausibles”, concluyó Romanowicz.