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Tierra

Suena insólito pero va a cambiar la geología: el agua de las placas tectónicas está reaccionando con el núcleo de la Tierra

  • Janire Manzanas
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Investigadores de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Yonsei (Seúl, Corea del Sur) han realizado un estudio que ayuda a comprender la interacción entre el agua de la superficie del planeta Tierra y el núcleo. Publicado en la revista científica Nature Geoscience, revela que el agua, a lo largo de más de 1.000 millones de años, ha penetrado en el interior de la Tierra a través de las placas tectónicas, provocando una reacción química que modifica la capa externa del núcleo metálico líquido.

Los investigadores liderados por Dan Shim, Taehyun Kim y Joseph O’Rourke demostraron que el agua subducida reacciona con materiales del núcleo a casi 2.900 kilómetros de profundidad, formando una capa rica en hidrógeno que altera la estructura del núcleo y genera velocidades sísmicas más bajas, revelando un ciclo global del agua más complejo de lo que se creía anteriormente. Dan Shim afirma: «Durante años se creyó que el intercambio de materiales entre el núcleo y el manto de la Tierra era pequeño. Sin embargo, investigaciones recientes han revelado una historia diferente».

Transformación de la capa externa del núcleo de la Tierra

Junto con Yong Jae Lee, de la Universidad de Yonsei, los científicos estadounidenses han demostrado mediante experimentos a alta presión que el agua subducida reacciona químicamente con los materiales del núcleo. Esta reacción forma una capa rica en hidrógeno y pobre en silicio que altera la capa más externa del núcleo hasta convertirla en una estructura similar a una «película». Además, la reacción genera cristales de sílice que ascienden y se integran en el manto. Los autores del estudio creen que esta capa metálica líquida modificada será menos densa, con velocidades sísmicas reducidas, en consonancia con las características anómalas detectadas y cartografiadas por los sismólogos.

«Durante años se ha creído que el intercambio de material entre el núcleo y el manto de la Tierra es pequeño. Sin embargo, nuestros recientes experimentos a alta presión revelan otra historia. Descubrimos que cuando el agua alcanza el límite núcleo-manto, reacciona con el silicio del núcleo, formando sílice», afirma Shim. «Este hallazgo, junto con nuestra observación previa de diamantes formándose a partir de la reacción del agua con carbono en hierro líquido bajo presión extrema, apunta a una interacción núcleo-manto mucho más dinámica, sugiriendo un intercambio de material considerable».

Este hallazgo arroja luz sobre los procesos internos de la Tierra, y demuestran un ciclo global del agua más complejo de lo que se creía anteriormente. La «película» tiene implicaciones profundas para los ciclos geoquímicos. El estudio fue realizado por un equipo internacional de geocientíficos utilizando técnicas experimentales avanzadas en la Fuente Avanzada de Fotones del Laboratorio Nacional Argonne y PETRA III del Deutsches Elektronen-Synchrotron en Alemania para replicar las condiciones en el límite entre el núcleo y el manto.

«Estos resultados, junto con nuestra observación anterior de la formación de diamantes a partir de la reacción del agua con el carbono en líquido de hierro a presión extrema, apuntan a una interacción núcleo-mantelo mucho más dinámica, lo que sugiere un intenso intercambio de materiales», afirma Dan Shim.

Cambio de rotación del núcleo terrestre

Por otro lado, un estudio publicado en Nature por científicos de la Universidad del Sur de California (USC) ha confirmado que el núcleo interno experimentó una super-rotación gradual de 2003 a 2008, seguida de una sub-rotación más lenta de 2008 a 2023. Este patrón de avance y retroceso indica una interacción compleja entre el núcleo interno, el núcleo externo líquido y el manto terrestre.

«No hay duda de que el centro de la Tierra es uno de los lugares más misteriosos e inaccesibles del planeta. Formado hace más de mil millones de años, el núcleo interno es una esfera sólida con un radio de 1.220 km, ubicada exactamente en el centro de nuestro planeta y originado a partir de la cristalización del hierro procedente del núcleo externo líquido. El núcleo interno es el lugar más caliente de nuestro planeta, con una temperatura de entre 6.000 y 7.000 ºC, incluso superior a la temperatura de la superficie del Sol. Además, la presión es extremadamente alta, alcanzando aproximadamente 3,5 millones de atmósferas. Comprender cómo evoluciona (crece de tamaño y rota) con el tiempo es de vital importancia para predecir la geodinámica de nuestro planeta.

El núcleo interno sólido de la Tierra desempeña un papel importante en el mantenimiento del campo magnético del planeta, ya que su crecimiento (cerca de 0,5 mm/año) es el principal impulsor de la convección en el núcleo externo líquido. Además, muchos aspectos de la superficie terrestre se ven afectados por el complejo flujo de calor desde el núcleo interno hasta la superficie. Una de las funciones principales del núcleo interno es generar el campo magnético terrestre y potenciar la tectónica de placas, ambos elementos fundamentales para la vida en la Tierra y en otros planetas terrestres», explica Maurizio Mattesini, Catedrático de Geofísica de la Universidad Complutense de Madrid a Science Media Centre España.