Que hay en el interior de la tierra

Corteza

Para empezar tenemos la corteza sobre la que tu y yo estamos parados en este momento y bueno en realidad siempre. Es la capa exterior y la más fina, varía de 5–70 kilómetros dependiendo de si se trata de la corteza oceánica (más fina) o la continental (más gruesa).

Muchas rocas que ahora forman la corteza terrestre se formaron hace menos de 100 millones. Debido al movimiento de las placas tectónicas parte de la corteza va desapareciendo y formándose una nueva constantemente. Lento, muy lento pero constante. Aún así tenemos minerales de aproximadamente 4.400 millones de años, lo que indica una corteza sólida de al menos esa antigüedad.

Lo más profundo que hemos podido excavar fue el pozo de Kola. Un proyecto científico de la antigua Unión Soviética que buscaba llegar a una profundidad de 15km de profundidad. Tras 13 años de trabajo y un derrumbe llegaron a los 12.262 m pero se les hizo imposible seguir desde ahí.

Resulta que a medida que descendemos por las capas de la tierra el calor va aumentando, principalmente por la desintegración de elementos radiactivos en el manto y el núcleo y además, por el calor remanente que quedó de su formación.

A esas profundidades la profundidad era de 185 ºc y sobre los 15km que habían previsto en un inicio podrían rondar los 250ºc, mientras que el punto más profundo podría estar a 600 grados. Eso es lo más profundo que hemos logrado llegar pero, teniendo en cuenta los 12,742 kilómetros de diámetro no hemos rascado nada.

¿Cómo ver más profundo?

Como he dicho solo hemos llegado a 12,7Km de profundidad entonces ¿Cómo sabemos que hay 6000Km más abajo?

Sabrás que cuando tiras una piedra a un estanque vemos como se transmite una onda. Lo que sucede es que con el golpe hemos dado energía a sus átomos que al moverse empujan a sus vecinos y le transmiten su movimiento. El movimiento se va haciendo más pequeño hasta que las olas se disipan completamente. Lo mismo ocurre en el aire y es lo que conocemos como sonido.

Aunque cueste creerlo en un sólido ocurre lo mismo y no tiene que ser algo blando como una gelatina, ocurre de igual forma con sólidos rígidos como una piedra. Como por ejemplo, en un terremoto.

Estas ondas no se transmiten por igual en cada material, por lo general cuanto más rígida sea la sustancia, más rápido se moverá la onda aunque, también influyen factores como la densidad o el tipo de enlace. Mirándolo de otra forma, viendo la velocidad podemos saber porque tipo de material se desplaza.

Cuando ocurre un terremoto los numerosos sismógrafos repartidos por todo el globo recogen la señal que les llega a diferente tiempo. Sabiendo el tiempo y la distancia a la cual está cada una podemos sacar la velocidad y como dije antes el tipo de material. Claro la onda se desplaza en todas direcciones pasando por el núcleo y manto

Esta no es nuestra única forma, además tenemos modelos de formación planetaria. Al inicio, durante la formación de la tierra, la temperatura era muy superior y gran parte de la tierra se encontraba fundida. Los elementos más densos se hundieron hacia el centro del planeta quedándose los más ligeros en la superficie. Se cree que el 90% del oro se encuentra en el núcleo. De igual forma con elementos densos como el osmio o el iridio. Esto concuerda con la densidad global del planeta. Por último, también poseemos restos de rocas que han sido expulsados a la superficie por actividad volcánica

Manto

La siguiente capa de la tierra luego de la corteza es el manto que se expande hasta una profundidad de 2900km de profundidad. Aquí la temperatura varía desde los 600 grados en el punto más exterior a 3500 grados en el más profundo. Esto es suficiente como para fundir cualquier metal e incluso para evaporar a la gran mayoría de estos pero, contrario a lo que pueda parecer todo se encuentra sólido.

Sabemos que al variar la temperatura podemos pasar de un estado a otro. Cualquiera de nosotros ha hervido o congelado agua alguna vez. Siguiendo el caso del agua sus moléculas se unen por fuerzas intermoleculares y con una temperatura baja, las moléculas no tienen tanta energía y se ven atrapadas en una estructura rígida. Al aumentar la temperatura, dotamos de energía a las moléculas las cuales pueden escapar de la temperatura rígida del estado sólido y por último al evaporizarlas, la energía es suficiente como para romper estos enlaces y que cada molécula actúe sin interacción (gas).

Pero también influye la presión, estamos acostumbrados a estos cambios pero con la presión atmosférica. Si aumentamos la presión, hacemos más fuerza para mantener a los átomos juntos en una estructura rígida y al quitarla necesitamos menos energía para romper la estructura. Es decir a más presión tiende a volverse sólido y a menos tiende a su forma gaseosa. Jugando con esto podemos conseguir hielo a temperaturas superiores a los 100 grados o si llevamos agua al espacio (o nosotros) a pesar de la baja temperatura empezaría a hervir.

Esto sucede en el manto, aunque la temperatura es de 3500 ºC, la presión llega a alcanzar los 140GPa, unas 1 400 000 de atmosferas. Como comparación sería como soportar en cada cm cuadrado de tu piel el peso de 10 ballenas azules (casi nada). Así que se necesita de más temperatura para fundirlo.

Aunque sea sólido, se comporta como un fluido. Hay una diferencia de temperatura entre la parte más cercana al núcleo y la más cercana a la superficie. Debido a la diferencia de temperatura se da un movimiento por convección, el material caliente cercano al núcleo asciende y el material más frío cercano a la superficie desciende. Esto forma corrientes subterráneas que a medida que se mueven, desplazan consigo a las placas tectónicas.

Van fluyendo pero recuerda que no es un líquido, aquí van muy, muy despacio. A unos pocos milímetros por año y eso se refleja en el movimiento de las placas tectónicas. Es muy poco pero se va acumulando por millones de años. Por eso la forma que tiene la tierra a ido cambiando a lo largo de las eras geológicas.

Aún así de vez en cuando vemos como están en forma líquida al salir de un volcán. Al subir las rocas más calientes dek manto, pasan a una región con menos presión mientras pueden conservar gran parte de su temperatura. Al disminuir la presión ahora la temperatura puede ser la suficiente como para fundir la roca y convertirla en magma (magma cuando esta bajo la superficie, lava cuando sale). Ahora en forma líquida, tiene más movilidad y puede colarse por grietas hasta la superficie

Manto Exterior e Interior

El manto se puede dividir en dos, uno más al exterior y uno en el interior. Debido a las diferencias de pressión y temperatura en ambos hay minerales diferentes, que se diferencian en la composición y en la estructura cristalina.

Los polimorfos cambian de estructura cristalina: Olivino → wadsleyita → ringwoodita. Cada transición implica reorganización de los átomos de SiO₄, pasando de tetraedros a configuraciones más compactas

La frontera empieza a los 400km de profundidad, pero no es un borde bien definido sino que es una zona de transición que se va convirtiendo de una a otra hasta unos 660 kilómetros de profundidad.

Núcleo

Vuelve a estar dividido en dos uno exterior que se encuentra en fase líquida y uno interior en fase sólida. Aquí encontramos a los elementos más densos que se hundieron durante la formación de la tierra cuando esta se encontraba extremadamente caliente y se trataba de una gran bola de roca líquida. Principalmente se encuentra formado por hierro y níquel, además de metales densos como oro, osmio o iridio. En las capas exteriores (aunque también hay metales) encontrábamos principalmente óxidos de silicio, magnesio y aluminio.

Núcleo exterior

A unos 2885km de profundidad encontramos al núcleo exterior y se extiende hasta los 5155 km. Se trata de una gran bola de metal fundido (principalmente hierro y níquel). Aunque la presión sometida a esas profundidades es enorme, no es lo suficiente como para mantener el metal sólido a más de 4000 ºC.

A esta zona le debemos agradecer la presencia de un campo magnético y es gracias a que se encuentra en forma líquida. El núcleo sólido mas interno, al rotar arrastra al núcleo líquido pero, no de igual manera. Dependerá de en que parte de la esfera se encuentre, no será igual para el ecuador que para el polo.

También se mueven por la diferencia de temperatura similar a la que vimos antes y por gradientes de concentración. Esto origina corrientes de metal fundido que se mueven alineados con el eje de rotación de la tierra.

Hay varias corrientes moviéndose a diferentes velocidades lo que provoca fricción entre estas corrientes. La energía ocasionada por la fricción es suficiente para arrancar un electrón a los átomos. Esto origina un gradiente de concentración con los electrones y como el hierro es un excelente conductor, los electrones se mueven de donde hay más a donde hay menos. Electrones moviéndose significa corriente eléctrica

Cuando aparece corriente eléctrica también se forma un campo magnético que forma un bucle ya que crea más corrientes que aumentan el campo eléctrico y así en bucle hasta formar el campo magnético actual

Núcleo Interno

Ahora si llegamos al punto más profundo de la tierra. Tiene la misma composición que el núcleo externo solo que ahora se encuentra en forma sólida. La temperatura aumenta hasta mas o menos 6000ºc pero también aumenta la presión, llegando a 3.5 a 3.6 millones de atmósferas (o el peso de 25 ballenas azules en cada cm cuadrado de tu piel)

También se ha teorizado sobre un ''núcleo interno interno'' donde con las enormes presiones el hierro cambie su estructura cristalina por una más compacta. Esto explicaría anomalías sísmicas observadas