El campo magnético de la Tierra protege y hace que nuestro planeta sea habitable al detener las partículas dañinas de alta energía del espacio. incluso del sol. La fuente de este campo magnético es el núcleo en el centro de nuestro planeta.

Pero el núcleo es muy difícil de estudiar, en parte porque comienza a una profundidad de aproximadamente 2, 900 kilómetros, haciéndolo demasiado profundo para muestrear e investigar directamente.

Sin embargo, somos parte de un equipo de investigación que encontró una forma de obtener información sobre el núcleo de la Tierra, con detalles publicados recientemente en Geochemical Perspective Letters.

Hace calor ahí abajo

El núcleo es la parte más caliente de nuestro planeta y el núcleo exterior alcanza temperaturas de más de 5ºC. 000 ℃. Esto tiene que afectar el manto suprayacente y se estima que el 50% del calor volcánico proviene del núcleo.

La actividad volcánica es el principal mecanismo de enfriamiento del planeta. Cierto vulcanismo, como la que todavía está formando islas volcánicas de Hawai e Islandia, podría estar vinculado al núcleo por columnas de manto que transfieren calor desde el núcleo a la superficie de la Tierra.

Sin embargo, si hay algún intercambio de material físico entre el núcleo y el manto ha sido un tema de debate durante décadas.

Nuestros hallazgos sugieren que parte del material del núcleo se transfiere a la base de estas plumas del manto, y el núcleo ha estado filtrando este material durante los últimos 2.500 millones de años.

Descubrimos esto al observar variaciones muy pequeñas en la proporción de isótopos del elemento tungsteno (los isótopos son básicamente versiones del mismo elemento que solo contienen diferentes números de neutrones).

Para estudiar el núcleo de la Tierra, necesitamos buscar trazadores químicos del material del núcleo en rocas volcánicas derivadas del manto profundo.

Sabemos que el núcleo tiene una química muy distinta, dominado por el hierro y el níquel junto con elementos como el tungsteno, platino y oro que se disuelven en una aleación de hierro-níquel. Por lo tanto, los elementos amantes de la aleación de metal son una buena opción para investigar en busca de rastros del núcleo.

La búsqueda de isótopos de tungsteno

El tungsteno (símbolo químico W) como elemento base tiene 74 protones. El tungsteno tiene varios isótopos, incluso ¹⁸² W (con 108 neutrones) y ¹⁸⁴ W (con 110 neutrones).

Estos isótopos de tungsteno tienen el potencial de ser los trazadores más concluyentes del material del núcleo, porque se espera que el manto tenga una mayor ¹⁸² W / ¹⁸⁴ Relaciones W que el núcleo.

Esto se debe a otro elemento, Hafnio (Hf), que no se disuelve en una aleación de hierro-níquel y se enriquece en el manto, y tenía un isótopo ahora extinto ( ¹⁸² Hf) que decayó a ¹⁸² W. Esto le da al manto extra ¹⁸² W relativo al tungsteno en el núcleo.

Pero el análisis requerido para detectar variaciones en los isótopos de tungsteno es increíblemente desafiante, ya que estamos viendo variaciones en el ¹⁸² W / ¹⁸⁴ La relación W en partes por millón y la concentración de tungsteno en las rocas es tan baja como decenas de partes por mil millones. Menos de cinco laboratorios en el mundo pueden realizar este tipo de análisis.

Evidencia de una fuga

Nuestro estudio muestra un cambio sustancial en la ¹⁸² W / ¹⁸⁴ Relación W del manto durante la vida de la Tierra. Las rocas más antiguas de la Tierra tienen significativamente más ¹⁸² W / ¹⁸⁴ W que la mayoría de las rocas de la Tierra moderna.

El cambio en el ¹⁸² W / ¹⁸⁴ La relación W del manto indica que el tungsteno del núcleo se ha filtrado al manto durante mucho tiempo.

Curiosamente, en las rocas volcánicas más antiguas de la Tierra, en un período de 1.800 millones de años, no hay cambios significativos en los isótopos de tungsteno del manto. Esto indica que desde hace 4,3 mil millones a 2,7 mil millones de años, poco o ningún material del núcleo se transfirió al manto superior.

Pero en los siguientes 2.500 millones de años, la composición de isótopos de tungsteno del manto ha cambiado significativamente. Inferimos que un cambio en la tectónica de placas, hacia el final del Eón Arcaico de hace unos 2.600 millones de años desencadenó corrientes convectivas lo suficientemente grandes en el manto como para cambiar los isótopos de tungsteno de todas las rocas modernas.

¿Por qué la fuga?

Si las plumas del manto ascienden desde el límite entre el núcleo y el manto hasta la superficie, de ello se deduce que el material de la superficie de la Tierra también debe descender al manto profundo.

Subducción, el término utilizado para las rocas de la superficie de la Tierra que descienden al manto, lleva material rico en oxígeno de la superficie al manto profundo como un componente integral de la tectónica de placas.

Los experimentos muestran que el aumento de la concentración de oxígeno en el límite entre el núcleo y el manto podría provocar que el tungsteno se separe del núcleo y se introduzca en el manto.

Alternativamente, La solidificación del núcleo interno también aumentaría la concentración de oxígeno del núcleo externo. En este caso, Nuestros nuevos resultados podrían decirnos algo sobre la evolución del núcleo, incluido el origen del campo magnético de la Tierra.

El núcleo de la Tierra comenzó como un metal completamente líquido y se ha ido enfriando y solidificando parcialmente con el tiempo. El campo magnético es generado por el giro del núcleo sólido interno. El momento de la cristalización del núcleo interno es una de las preguntas más difíciles de responder en las ciencias de la Tierra y planetarias.

Nuestro estudio nos da un rastreador que se puede utilizar para investigar la interacción núcleo-manto y el cambio en la dinámica interna de nuestro planeta. y que puede mejorar nuestra comprensión de cómo y cuándo se activó el campo magnético.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.