Por razones desconocidas, 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 más de 500 millones de años, según un nuevo estudio realizado porsismólogos de la Universidad de California, Berkeley.
El crecimiento más rápido bajo el mar de Banda de Indonesia no ha dejado el núcleo torcido. La gravedad distribuye uniformemente el nuevo crecimiento cristales de hierro que se forman a medida que el hierro fundido se enfría para mantener un núcleo interno esférico que crece en radio en un promedio de1 milímetro por año.
Pero el crecimiento mejorado en un lado sugiere que algo en el núcleo o manto externo de la Tierra debajo de Indonesia está eliminando calor del núcleo interno a un ritmo más rápido que en el lado opuesto, debajo de Brasil. Un enfriamiento más rápido en un lado aceleraría la cristalización del hierro ycrecimiento del núcleo interno en ese lado.
Esto tiene implicaciones para el campo magnético de la Tierra y su historia, porque 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.
"Proporcionamos límites bastante imprecisos sobre la edad del núcleo interno, entre 500 y 1500 millones de años, que pueden ser de ayuda en el debate sobre cómo se generó el campo magnético antes de la existencia del sólido interno.", dijo Barbara Romanowicz, profesora de la Escuela de Graduados en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de UC Berkeley y directora emérita del Laboratorio Sismológico de Berkeley BSL." Sabemos que el campo magnético ya existía hace 3 mil millones de años, por lo que otros procesosdebe haber impulsado la convección en el núcleo exterior en ese momento ".
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 hoy.
"El debate sobre la edad del núcleo interno ha estado ocurriendo durante mucho tiempo", dijo Daniel Frost, científico asistente del proyecto en el BSL. "La complicación es: si el núcleo interno ha podido existir solo por 1.500 millonesaños, según lo que sabemos sobre cómo pierde calor y qué tan caliente hace, entonces, ¿de dónde vino el campo magnético más antiguo? De ahí surgió esta idea de elementos de luz disueltos que luego se congelan ".
Hierro congelador
El crecimiento asimétrico del núcleo interno explica un misterio de tres décadas: que el hierro cristalizado en el núcleo parece estar preferentemente alineado a lo largo del eje de rotación de la tierra, más en el oeste que en el este, mientras que unoesperaría que los cristales estuvieran orientados aleatoriamente.
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 - con sus ejes largos preferentemente 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, Frost y sus colegas Marine Lasbleis de la Universidad de Nantes en Francia y Brian Chandler y Romanowicz de UC Berkeley crearon un modelo informático de crecimiento de cristales en el núcleo interno que incorpora modelos de crecimiento geodinámico y la física mineralde hierro a alta presión y alta temperatura.
"El modelo más simple parecía un poco inusual, que el núcleo interno es asimétrico", dijo Frost. "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 de explicarlo es que un lado crece más rápido que el otro ".
El modelo describe cómo el crecimiento asimétrico, aproximadamente un 60% más alto en el este que en el oeste, puede orientar preferentemente 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 onda sísmicavelocidad a través del núcleo interno.
"Lo que estamos proponiendo en este documento es un modelo de convección sólida asimétrica en el núcleo interno que concilia las observaciones sísmicas y las condiciones de límite geodinámicas plausibles", dijo Romanowicz.
Frost, Romanowicz y sus colegas informarán sus hallazgos en la edición de esta semana de la revista Ciencias de la naturaleza de la naturaleza .
Sondeo del interior de la Tierra con ondas sísmicas
El interior de la Tierra tiene capas como una cebolla. El núcleo interno sólido de hierro y níquel, que hoy tiene un radio de 1200 kilómetros 745 millas, o aproximadamente tres cuartas partes del tamaño de la luna, está rodeado por un núcleo externo fluido deHierro y níquel de unos 2.400 kilómetros 1.500 millas de espesor. El núcleo exterior está rodeado por un manto de roca caliente de 2.900 kilómetros 1.800 millas de espesor y cubierto por una fina, fría y rocosa corteza en la superficie.
La convección ocurre tanto en el núcleo externo, que hierve lentamente a medida que el calor del hierro cristalizado sale del núcleo interno, como en el manto, cuando la roca más caliente se mueve hacia arriba para llevar este calor desde el centro del planeta a la superficie.El movimiento de ebullición vigoroso en el núcleo externo de hierro líquido produce el campo magnético de la Tierra.
De acuerdo con el modelo de computadora de Frost, que creó con la ayuda de Lasbleis, a medida que crecen los cristales de hierro, la gravedad redistribuye el exceso de crecimiento en el este hacia el oeste dentro del núcleo interno. Ese movimiento de cristales dentro del sólido bastante blando del interiorEl núcleo, que está cerca del punto de fusión del hierro a estas altas presiones, alinea la red cristalina a lo largo del eje de rotación de la Tierra en mayor grado en el oeste que en el este.
El modelo predice correctamente las nuevas observaciones de los investigadores sobre los tiempos de viaje de las ondas sísmicas a través del núcleo interno: la anisotropía, o la diferencia en los tiempos de viaje paralelos y perpendiculares al eje de rotación, aumenta con la profundidad y la anisotropía más fuerte se desplaza hacia el oestedesde el eje de rotación de la Tierra a unos 400 kilómetros 250 millas.
El modelo de crecimiento del núcleo interno también establece límites en la proporción de níquel a hierro en el centro de la tierra, dijo Frost. Su modelo no reproduce con precisión las observaciones sísmicas a menos que el níquel constituya entre el 4% y el 8% del núcleo interno- que está cerca de la proporción en meteoritos metálicos que una vez presumiblemente fueron los núcleos de los planetas enanos de nuestro sistema solar. El modelo también les dice a los geólogos qué tan viscoso o fluido es el núcleo interno.
"Sugerimos que la viscosidad del núcleo interno es relativamente grande, un parámetro de entrada de importancia para los geodinámicos que estudian los procesos de dínamo en el núcleo externo", dijo Romanowicz.
Frost y Romanowicz fueron apoyados por subvenciones de la National Science Foundation EAR-1135452, EAR-1829283.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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