Cristales de cuarzo en el núcleo terrestre alimentan el campo magnético

Cristales de cuarzo en el núcleo terrestre alimentan el campo magnético

​Cristales de cuarzo en el núcleo terrestre alimentan el campo magnético    El núcleo de la Tierra consiste principalmente en una eno

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​Cristales de cuarzo en el núcleo terrestre alimentan el campo magnético

   El núcleo de la Tierra consiste principalmente en una enorme bola de metal líquido situada a 3.000 kilómetros bajo su superficie, rodeada por un manto de roca caliente.

   En particular, a esas profundidades, tanto el núcleo como el manto están sometidos a presiones y temperaturas extremadamente altas.

   Además, las investigaciones indican que el lento flujo progresivo de rocas flotantes calientes -que cambian varios centímetros por año– lleva el calor lejos del núcleo a la superficie, dando lugar a un enfriamiento muy gradual del núcleo a lo largo del tiempo geológico. Sin embargo, el grado en que se ha enfriado el núcleo de la Tierra desde su formación es un área de intenso debate entre los científicos de la Tierra.

   En 2013, el profesor Kei Hirose, ahora director del Instituto de Ciencias de la Vida en la Tierra (ELSI, por sus siglas en inglés) en el Instituto Tecnológico de Tokio (Tokyo Tech), Japón, informó que el núcleo de la Tierra puede haberse enfriado hasta 1000 ºC desde su formación hace 4.500 millones de años.Esta gran cantidad de enfriamiento sería necesaria para sostener el campo geomagnético, a menos que hubiera otra fuente de energía aún no descubierta.

   Estos resultados fueron una gran sorpresa para la comunidad que investigada la Tierra profunda y crearon lo que el profesor Peter Olson, de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, denominó “la nueva paradoja del calor del núcleo”, en un artículo publicado en ‘Science’. El enfriamiento del núcleo y las fuentes de energía del campo geomagnético no fueron los únicos problemas difíciles a los que se enfrentó el equipo, sino que había otra cuestión no resuelta: la incertidumbre acerca de la composición química del núcleo.

   “El núcleo es principalmente hierro y algo de níquel, pero también contiene alrededor del 10 por ciento de aleaciones ligeras, como silicio, oxígeno, azufre, carbono, hidrógeno y otros compuestos”, afirma Hirose, autor principal delnuevo estudio que se publica en la revista ‘Nature’. “Creemos que muchas aleaciones están presentes simultáneamente, pero no sabemos la proporción de cada elemento candidato”, señala.

EXPERIMENTOS CON DOS ALEACIONES

   En esta última investigación llevada a cabo en el laboratorio de Hirose en ELSI, los científicos usaron diamantes cortados con precisión para oprimir pequeñas muestras de polvo a las mismas presiones que existen en el núcleo de la Tierra, y las altas temperaturas en el interior de la Tierra se crearon mediante el calentamiento de muestras con un rayo láser. En experimentos con una gama de composiciones de probables aleaciones bajo una variedad de condiciones, Hirose y sus colegas tratan de identificar el comportamiento único de diferentes combinaciones de aleaciones que coinciden con el ambiente distinto que existe en el núcleo de la Tierra.

   La búsqueda de aleaciones comenzó a dar resultados útiles cuando Hirose y sus colaboradores empezaron a mezclar más de una aleación. “En el pasado, la mayoría de las investigaciones sobre las aleaciones de hierro en el núcleo se ha centrado sólo en el hierro y una sola aleación –relata Hirose–. Pero en estos experimentos decidimos combinar dos aleaciones diferentes que contienen silicio y oxígeno, que creemos firmemente que existen en el núcleo”.

   Los investigadores se sorprendieron al descubrir que cuando examinaron las muestras bajo un microscopio electrónico, se habían combinado pequeñas cantidades de silicio y oxígeno en la muestra inicial para formar cristales de dióxido de silicio, la misma composición que el mineral cuarzo encontrado en la superficie de la Tierra.

   “Este resultado fue importante para entender la energía y la evolución del núcleo”, subraya el coautor del estudio John Hernlund, también de ELSI. “Estábamos emocionados porque nuestros cálculos mostraron que la cristalización de los cristales de dióxido de silicio del núcleo podría proporcionar una inmensa fuente de energía nueva para alimentar el campo magnético de la Tierra”, dice. El impulso adicional que proporciona es suficiente para resolver la paradoja de Olson.

   El equipo también ha explorado las implicaciones de estos resultados para la formación de la Tierra y las condiciones en el Sistema Solar temprano. La cristalización cambia la composición del núcleo eliminando el silicio y el oxígeno disueltos gradualmente con el tiempo y, eventualmente, el proceso de cristalización se detendrá cuando el núcleo se quede sin su antiguo inventario de silicio u oxígeno.

   “Incluso si está presente el silicio, no se pueden fabricar cristales de dióxido de silicio sin tener también algo de oxígeno disponible”, explica el científico de ELSI George Helffrich, quien modeló el proceso de cristalización en este estudio. “Pero esto nos da pistas sobre la concentración original de oxígeno y silicio en el núcleo, porque sólo algunas proporciones de silicio/oxígeno son compatibles con este modelo”, concluye.

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