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.
Las razones para este extraño fenómeno son desconocidas, de acuerdo con un nuevo estudio publicado en Nature Geoscience por sismólogos en la Universidad de California, Berkeley.
Este crecimiento más rápido registrado bajo el Mar de Banda en Indonesia no ha dejado al núcleo desequilibrado.
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 un radio de un milímetro por año en promedio.
Pero el mayor crecimiento 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 y el crecimiento 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 1.500 millones de años, que pueden ser de ayuda en el debate sobre cómo se generó el campo magnético antes de la existencia del núcleo interno sólido”, dijo Barbara Romanowicz, profesora de la Escuela de Graduados de la Universidad de Berkeley en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias y directora emérita del Laboratorio Sismológico de Berkeley (BSL).
“Sabemos que el campo magnético ya existía hace 3.000 millones de años, por lo que otros procesos deben haber impulsado la convección en el núcleo externo 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 en un comunicado Daniel Frost, científico asistente del proyecto en la BSL. “La complicación es: si el núcleo interno ha podido existir solo durante 1,500 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? De ahí surgió esta 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 preferentemente alineado a lo largo del eje de rotación de la Tierra, más en el oeste que en el este, mientras uno esperaría que los cristales se orientaran 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, que tienen 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 mineral del 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 en que podemos explicar eso 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 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”, dijo Romanowicz.
