BIBLOGUÍA 19 DEL BLOQUE III: ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

 

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA.

La estructura de la Tierra está formada por capas esféricas concéntricas: una corteza sólida de silicatos exterior, una astenosfera y un manto altamente viscoso, un núcleo externo líquido que es mucho menos viscoso que el manto y un núcleo interno sólido.

La estructura interna de la Tierra está formada por tres capas concéntricas de diferente composición y dinámica, la corteza, el manto y núcleo, que en conjunto forman la geósfera, también conocida como tierra sólida.

En la física aristotélica, la palabra geósfera se aplicaba a cuatro lugares esféricos naturales, anidados concéntricamente alrededor del centro de la Tierra, como describe Aristóteles en sus lecturas Física (Aristóteles) y Meteorológica, donde explica el objeto de la ciencia meteorológica o atmosférica. Se creía que explicaban los movimientos de los cuatro elementos de la antigüedad: tierra, agua, aire y fuego. En los textos modernos y en la ciencia del sistema Tierra, la geósfera se refiere a las partes sólidas de la Tierra; se usa junto con la atmósfera, la hidrósfera y la biósfera para describir los sistemas de la Tierra.

En ese contexto, a veces se usa el término litosfera en lugar de geósfera o tierra sólida. La litosfera, sin embargo, solo se refiere a las capas superiores de la Tierra sólida (rocas de la corteza oceánica y continental y el manto superior). Como la de otros planetas terrestres (planetas formados principalmente por material rocoso), está dividida en capas de densidad creciente. La Tierra tiene una corteza externa rocosa compuesta por silicatos, un manto viscoso, y un núcleo subdividido en dos capas, una externa líquida, mucho más fluida que el manto y una interna sólida. Muchas de las rocas que hoy forman parte de la corteza se formaron hace menos de 100 millones de años, durante el periodo Cretácico. Sin embargo, las formaciones rocosas más antiguas conocidas tienen 4400 millones de años, lo que nos indica que el planeta ha tenido una corteza sólida desde entonces. Gran parte de nuestro conocimiento acerca del interior de la Tierra ha sido inferido de otras observaciones. Por ejemplo, la fuerza de la gravedad es una medida de la masa terrestre. Después de conocer el volumen del planeta, se puede calcular su densidad.

El cálculo de la masa y volumen de las rocas de la superficie, y de las masas de agua, nos permiten estimar la densidad de la capa externa. La masa que no está en la atmósfera o en la corteza debe encontrarse en las capas internas de la tierra. La fuente más fiable de la estructura interna de la Tierra la proporciona el estudio de las ondas sísmicas, cuya velocidad está en función de los diferentes parámetros físicos y químicos de los materiales que atraviesan.

La división de la Tierra en capas ha sido determinada indirectamente utilizando el tiempo que tardan en viajar las ondas sísmicas reflejadas y refractadas, creadas por terremotos. Las ondas transversales (S, o secundarias) no pueden atravesar el núcleo, ya que necesitan un material viscoso o elástico para propagarse, mientras que la velocidad de propagación es diferente en las demás capas. Los cambios en dicha velocidad producen una refracción debido a la ley de Snell. Las reflexiones están causadas por un gran incremento en la velocidad sísmica (velocidad de propagación) y son parecidos a la luz reflejada en un espejo.

 CORTESA.- Es la capa más superficial donde habitamos, está formada por roca, la corteza terrestre es una capa comparativamente fina; su grosor oscila entre 11 km en las dorsales oceánicas y 70 km en las grandes cordilleras terrestres como los Andes y el Himalaya.

 Los fondos de las grandes cuencas oceánicas están formados por la corteza oceánica, con un espesor medio de 7 km; está compuesta por rocas máficas (silicatos de hierro y magnesio) con una densidad media de 3,0 g/cm3 .

Los continentes están formados por la corteza continental, que está compuesta por rocas félsicas (silicatos de sodio, potasio y aluminio), más ligeras, con una densidad media de 2,7 g/cm3 .

La frontera entre corteza y manto se manifiesta en dos fenómenos físicos. En primer lugar, hay una discontinuidad en la velocidad sísmica, que se conoce como la Discontinuidad de Mohorovicic, o "Moho". Se cree que este fenómeno es debido a un cambio en la composición de las rocas, de unas que contienen feldespatos plagioclásicos (situadas en la parte superior) a otras que no poseen feldespatos (en la parte inferior). En segundo lugar, existe una discontinuidad química entre cúmulos ultramáficos y harzburgitas tectonizadas, que se ha observado en partes profundas de la corteza oceánica que han sido obducidas sobre la corteza continental, incorporadas y conservadas como secuencias ofiolíticas.

Estructura Capas definidas por su composición Corteza El manto terrestre se extiende hasta una profundidad de 2890 km, lo que le convierte en la capa más grande del planeta. La presión, en la parte inferior del manto, es de unos 140 G Pa (1,4 M atm).

El manto está compuesto por rocas silíceas, más ricas en hierro y magnesio que la corteza. Las grandes temperaturas hacen que los materiales silíceos sean lo suficientemente dúctiles como para fluir, aunque en escalas temporales muy grandes. La convección del manto es responsable, en la superficie, del movimiento de las placas tectónicas. Como el punto de fusión y la viscosidad de una sustancia dependen de la presión a la que esté sometida, la parte inferior del manto se mueve con mayor dificultad que el manto superior, aunque también los cambios químicos pueden tener importancia en este fenómeno. La viscosidad del manto varía entre 10 21 y 10 24 Pa·s. 3 Como comparación, la viscosidad del agua es aproximadamente 10 -3 Pa.s, lo que ilustra la lentitud con la que se mueve el manto.

 ¿Por qué es sólido el núcleo interno, líquido el externo, y semisólido el manto? La respuesta depende tanto de los puntos de fusión de las diferentes capas (núcleo de hierro-níquel, manto, y corteza de silicatos) como del incremento de la temperatura y presión conforme nos movemos hacia el centro de la Tierra. En la superficie, tanto las aleaciones de hierro-níquel como los silicatos están suficientemente fríos como para ser sólidos. En el manto superior, los silicatos son normalmente sólidos (aunque hay puntos locales donde están derretidos), pero como están bajo condiciones de alta temperatura y relativamente poca presión, las rocas en el manto superior tienen una viscosidad relativamente baja. En contraste, el manto inferior está sometido a una presión mucho mayor, lo que hace que tenga una mayor viscosidad en comparación con el manto superior. El núcleo externo, formado por hierro y níquel, es líquido a pesar de la presión porque tiene un punto de fusión menor que los silicatos del manto. El núcleo interno, por su parte, es sólido debido a la enorme presión que hay en el centro del planeta.

NÚCLEO

La densidad media de la Tierra es 5515 kg/m3 . Esta cifra lo convierte en el planeta más denso del sistema solar. Si consideramos que la densidad media de la corteza es aproximadamente 3000 kg/m3 , debemos asumir que el núcleo terrestre debe estar compuesto de materiales más densos. Los estudios sismológicos han aportado más evidencias sobre la densidad del núcleo. En sus primeras fases, hace unos 4500 millones de años, los materiales más densos, derretidos, se habrían hundido hacia el núcleo en un proceso llamado diferenciación planetaria, mientras que otros menos densos habrían migrado hacia la corteza. Como resultado de este proceso, el núcleo está compuesto ampliamente de hierro (Fe) (80 %), junto con níquel (Ni) y varios elementos más ligeros. Otros elementos más densos, como el plomo (Pb) o el uranio (U) son muy raros, o permanecieron en la superficie unidos a otros elementos más ligeros.

Diversas mediciones sísmicas muestran que el núcleo está compuesto de dos partes, una interna sólida de 1220 km de radio y una capa externa, semisólida que llega hasta los 3400 km. El núcleo interno sólido fue descubierto en 1936 por Inge Lehmann y se cree de forma más o menos unánime que está compuesto principalmente de hierro con algo de níquel. Para explicar el comportamiento de las ondas sísmicas cuando atraviesan el núcleo interno, algunos científicos han inferido un ordenamiento y empaquetado atómico que sería coherente con la estructura continua de un único cristal de hierro que formara todo el núcleo interno. 4 5

 El núcleo externo rodea al interno y se cree que está compuesto por una mezcla de hierro, níquel y otros elementos más ligeros. Recientes propuestas sugieren que la parte más interna del núcleo podría estar enriquecida con elementos muy pesados, con mayor número atómico que el cesio (Cs)(trans-Cesio, elementos con número atómico mayor de 55). Esto incluiría oro (Au), mercurio (Hg) y uranio (U). 6

Se aceptaba, de manera general, que los movimientos de convección en el núcleo externo, combinados con el movimiento provocado por la rotación terrestre (efecto Coriolis), son responsables del campo magnético terrestre, mediante un proceso descrito por la hipótesis de la dínamo. El núcleo interno está demasiado caliente para mantener un campo magnético permanente (ver temperatura de Curie) pero probablemente estabilice el creado por el núcleo externo.

 Pruebas recientes sugieren que el núcleo interno podría rotar ligeramente más rápido que el resto del planeta. 7 En agosto de 2005 un grupo de geofísicos publicaron, en la revista Science que, de acuerdo con sus cálculos, el núcleo interno rota aproximadamente entre 0,3 y 0,5 grados más al año que la corteza. 8 9 Las últimas teorías científicas explican el gradiente de temperatura de la Tierra como una combinación del calor remanente de la formación del planeta, calor producido por la desintegración de elementos radiactivos y el enfriamiento del núcleo interno.