El núcleo dentro del núcleo interno de la Tierra

Un estudio publicado a principios de 2015 reveló que la Tierra posee un segundo núcleo interno. Un equipo dirigido por los sismólogos Tao Wang de la Universidad de Nanjing y Xiaodong Song de la Universidad de Illinois mostró que el núcleo interno de la Tierra está dividido en dos capas que se distinguen solo por las diferencias de polaridad de los cristales de hierro que se encuentran dentro de ellas. La polaridad de los cristales de hierro de la capa más interna, el "núcleo interno-interno" o IIC, está orientada en una dirección este-oeste, mientras que la de la capa más externa, el "núcleo externo-interno" u OIC, está orientada al norte. -sur.

  • Núcleo de la tierra
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La Tierra se diferencia en un núcleo de hierro y un manto rocoso al principio de su formación bajo la influencia de la gravedad. El núcleo externo es líquido debido a su alta temperatura, pero en el centro de la Tierra se formó un núcleo interno que creció gradualmente a medida que el planeta se enfriaba y el hierro líquido se solidificaba bajo una tremenda presión unas tres millones de veces mayor que la presión atmosférica. La convección generada por el fluido núcleo externo ha generado corrientes eléctricas que han mantenido el campo magnético de la Tierra durante unos tres mil millones de años. El tamaño del núcleo interno (1.220 km [760 mi] de radio) es ligeramente más pequeño que el de la Luna. Debido a la inaccesibilidad del interior de la Tierra, las ondas sísmicas de los terremotos han sido una fuente principal para estudiarlo, al igual que los rayos X se utilizan en imágenes médicas.

El núcleo de la Tierra fue descubierto en 1906 por el geólogo británico Richard Oldham, y su núcleo interno sólido fue descubierto en 1936 por la sismóloga danesa Inge Lehmann poco después de la invención de los sismómetros suficientemente sensibles. Utilizando observaciones sísmicas, los sismólogos de la Universidad de Columbia Xiaodong Song y Paul Richards informaron en 1996 que el núcleo interno gira en relación con el manto, lo que probablemente es impulsado por la interacción entre el campo geomagnético y el núcleo interno conductor.

Anisotropía del núcleo interno.

La anisotropía es la cualidad de exhibir una propiedad que tiene diferentes valores cuando se mide a lo largo de diferentes ejes. Las ondas sísmicas en un medio anisotrópico viajan a diferentes velocidades dependiendo tanto de su polarización (vibración) como de su dirección de propagación. Durante mucho tiempo se pensó que el núcleo interno de la Tierra carecía de rasgos distintivos; Sin embargo, a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, se descubrió que poseía una fuerte anisotropía sísmica. Las ondas sísmicas de compresión viajan a través del núcleo interno en promedio aproximadamente un 2% más rápido a lo largo de la dirección norte-sur (paralela al eje de rotación de la Tierra) que a lo largo de la dirección este-oeste (paralela al ecuador). La anisotropía sísmica proviene de la forma en que los cristales de hierro anisotrópicos que componen el núcleo interno sólido tienden a alinearse en una determinada dirección.

Estudios posteriores que utilizaron ondas sísmicas han mostrado una estructura tridimensional compleja de la anisotropía del núcleo interno. La parte más externa del núcleo interno es casi isotrópica (es decir, exhibe una propiedad que tiene un valor similar cuando se mide a lo largo de diferentes ejes). El espesor de esa capa anisotrópica débil varía desde los 100-250 km superiores (62-155 millas) en el núcleo interno cuasi-occidental (que se extiende aproximadamente desde la longitud 40 ° E hacia el oeste hasta la longitud 160 ° E) hasta los 400 km superiores ( aproximadamente 250 millas) o más en el núcleo interno cuasi-oriental (aproximadamente desde la longitud 40 ° E hacia el este hasta la longitud 160 ° E). La transición de la isotropía en el núcleo interno superior a una anisotropía fuerte en el núcleo interno inferior puede ser aguda en algunos lugares, y la estructura también varía lateralmente con las longitudes, en todas las escalas, desde un hemisferio hasta unos pocos kilómetros.A profundidades intermedias, el hemisferio cuasi-occidental es fuertemente anisotrópico, pero el hemisferio cuasi-oriental es casi isotrópico.

En 2002, los investigadores de la Universidad de Harvard, Miaki Ishii y Adam Dziewonski, propusieron una CII hacia el centro de la Tierra; demostraron que la IIC tiene una forma distinta de anisotropía, con la dirección lenta a 45 ° del eje de giro en lugar de cerca del plano ecuatorial, como ocurre en la OIC. Estudios posteriores mostraron una considerable incertidumbre sobre la existencia y las características de la CII. En uno de estos estudios, los investigadores de la Universidad de Illinois Xinlei Sun y Xiaodong Song en 2008 confirmaron el cambio en la forma de anisotropía y encontraron que el radio de la esfera interna, que llamaron IIC, era casi la mitad del radio del núcleo interno como un todo.

Un núcleo interno-interno con diferente alineación de cristal.

Todos los estudios anteriores asumieron una anisotropía cilíndrica del núcleo interno en el que el eje rápido (es decir, el eje en el que las velocidades de onda son mayores) era paralelo al eje de rotación de la Tierra. A principios de 2015, Wang, Song y otros informaron que la CII tiene un eje rápido diferente, que está cerca del plano ecuatorial a través de América Central y el sudeste asiático, en contraste con la dirección rápida norte-sur en la OIC. El resultado indicó que los cristales de hierro en el IIC están alineados en ángulos casi rectos con los del OIC.

El hallazgo se basó en una nueva técnica de generación de imágenes sísmicas llamada interferometría sísmica o correlación cruzada de ondas coda. En lugar de depender de las ondas sísmicas generadas por los terremotos, la técnica utiliza los “ecos” de los grandes terremotos (que ocurren entre 3 y 12 horas después del evento), que se manifiestan como reverberaciones y dispersiones subterráneas que producen las ondas coda. En los análisis tradicionales, las pequeñas perturbaciones del suelo, como la energía "coda" (es decir, la energía que proviene de la retrodispersión del movimiento de las ondas superficiales y corporales) que ocurren después de un terremoto y el ruido ambiental (fluctuaciones aleatorias, en este caso principalmente de las olas del océano, que acompañan y tienden a oscurecer las señales significativas) normalmente se descartan. Sin embargo, al mejorar las señales coherentes en esas fuentes,En la última década, esta técnica ha revolucionado las imágenes sísmicas de la litosfera de la Tierra con una resolución sin precedentes. Estuvo disponible por primera vez en 2005 y desde entonces se ha utilizado de forma rutinaria con cientos de artículos de investigación publicados anualmente con el método.

El estudio publicado en 2015 utilizó una técnica de procesamiento de señales llamada autocorrelación que permite la detección de señales repetidas. Esa técnica es análoga al proceso de detectar ritmos en la música para determinar el tempo de una canción. El apilamiento de las autocorrelaciones de las lecturas de energía de coda después de grandes terremotos en un grupo de estaciones cercanas (una matriz de estaciones) mejoró en gran medida las firmas de las ondas que atraviesan el núcleo interno de la Tierra, lo que nunca se observó a partir de ondas sísmicas directas causadas por la mayor terremotos, y mucho menos los más pequeños. Ese nuevo tipo de datos hizo posible muestrear el centro mismo de la Tierra. Song y sus colegas utilizaron matrices de estaciones sísmicas en diferentes latitudes y longitudes para examinar cómo cambiaban las ondas en función de la dirección a través del núcleo interno.Las mediciones indicaron que las ondas sísmicas que atraviesan el núcleo interno a lo largo del eje rápido del IIC son tan rápidas como las que viajan a lo largo del eje de rotación. El núcleo interno se puede separar en un OIC de anisotropía variable, con el eje rápido corriendo en paralelo al eje de giro, y un IIC que abarca la mitad del radio del núcleo interno, con el eje rápido corriendo cerca del plano ecuatorial.

¿Que sigue?

Queda mucho por aprender sobre el interior profundo de la Tierra y continúan ocurriendo sorpresas. Los científicos de la Tierra esperan poder revelar sus misterios más profundos. El núcleo interno es pequeño y remoto; el mismo centro de la Tierra es aún más difícil de muestrear, sin embargo, los científicos de la Tierra esperan que las nuevas tecnologías proporcionen los medios para extraer un conjunto de muestras completamente nuevo, una hazaña que antes no era posible.

El núcleo interno ha tardado más de mil millones de años en crecer hasta su tamaño actual y, por lo tanto, ha conservado una larga historia geológica en el corazón de la Tierra. Al obtener imágenes más claras de la estructura, los científicos de la Tierra esperan revelar cómo ha evolucionado el núcleo interno (y el propio planeta), cómo interactúa con el campo magnético generado en el núcleo externo fluido y quizás cómo afecta la convección en el manto sólido. .

Quedan varias preguntas básicas. ¿Cuál es la fase principal del hierro en el núcleo interno? ¿es sólido o líquido? ¿Qué causó que los cristales del núcleo interno se alinearan en ciertas direcciones y en concentraciones variables? ¿Podría la convección del manto afectar la convección del núcleo del fluido y el crecimiento y deformación del núcleo interno? ¿Qué causó la diferencia en la alineación de los cristales entre el IIC y el OIC? Se cree que el campo magnético de la Tierra contiene un componente ecuatorial significativo que comenzó durante el Período Ediacárico (hace unos 600 millones de años), que es aproximadamente la edad de origen de la CII. ¿Podrían estar relacionadas esas dos observaciones? Cualquier respuesta a tales preguntas deberá ser determinada por futuras investigaciones multidisciplinarias e interdisciplinarias que incluyan contribuciones de la sismología, geodinámica y física mineral.