El núcleo abrasador de la Tierra no es solitario: ha sido atrapado mezclándose con otras capas subterráneas. Eso es según un nuevo estudio que descubrió que la parte más interna del planeta filtra parte de su contenido en plumas de manto, algunas de las cuales finalmente alcanzan la superficie de la Tierra.
Este descubrimiento ayuda a resolver un debate que ha estado furioso durante décadas: si el núcleo y el manto intercambian algún material, dijeron los investigadores.
"Nuestros hallazgos sugieren que parte del material central se transfiere a la base de estas plumas del manto, y el núcleo ha estado filtrando este material durante los últimos 2.500 millones de años", escribieron los investigadores en The Conversation, un sitio web donde los científicos escriben sobre su investigación para el público.
El hallazgo fue posible gracias al tungsteno metálico (W), elemento 74 en la tabla periódica. Si el tungsteno hiciera un perfil de citas, notaría que es un siderófilo o "amante del hierro". Por lo tanto, no sorprende que haya mucho tungsteno en el núcleo de la Tierra, que está hecho principalmente de hierro y níquel.
En su perfil, el tungsteno también enumeraría que tiene algunos isótopos (un elemento con un número diferente de neutrones en su núcleo), incluidos W-182 (con 108 neutrones) y W-184 (con 110 neutrones). Mientras elaboraban su estudio, los investigadores se dieron cuenta de que estos isótopos podrían ayudarlos a resolver la pregunta de fuga de núcleos.
Otro elemento, el hafnio (Hf), es un litófilo, lo que significa que ama las rocas y se puede encontrar en el manto rico en silicato de la Tierra. Con una vida media de 8,9 millones de años, el isótopo radiactivo del hafnio Hf-182 se descompone en W-182. Esto significa que el manto debería tener más W-182 que el núcleo, razonaron los científicos.
"Por lo tanto, el intercambio químico entre el núcleo y la fuente de las plumas del manto podría ser detectable en la relación de 182W / 184W de los basaltos de las islas oceánicas", que provienen de las plumas del manto, escribieron los investigadores en el estudio.
Pero esta diferencia en el tungsteno sería increíblemente pequeña: se esperaba que la composición de tungsteno-182 en el manto y el núcleo diferiera solo en aproximadamente 200 partes por millón (ppm). "Menos de cinco laboratorios en el mundo pueden hacer este tipo de análisis", escribieron los investigadores en The Conversation.
Además, no es fácil estudiar el núcleo, porque comienza a una profundidad de aproximadamente 2,900 millas (2,900 kilómetros) bajo tierra. Para poner esto en perspectiva, el hoyo más profundo que los humanos han cavado es el Kola Superdeep Borehole en Rusia, que tiene una profundidad de aproximadamente 7.6 millas (12.3 km).
Entonces, los investigadores estudiaron la siguiente mejor opción: rocas que rezumaban a la superficie de la Tierra desde el manto profundo en el Pilbara Craton en Australia Occidental, y los puntos calientes de la Isla Reunión y el Archipiélago de Kerguelen en el Océano Índico.
Fuga detectada
La cantidad de tungsteno en estas rocas reveló una fuga desde el núcleo. Durante la vida de la Tierra, hubo un gran cambio en la relación W-182-a-W-184 en el manto de la Tierra, encontraron los investigadores. Curiosamente, descubrieron que las rocas más antiguas de la Tierra tienen una relación W-182-a-W-184 más alta que la mayoría de las rocas modernas.
"El cambio en la relación de 182W / 184W del manto indica que el tungsteno del núcleo se ha estado filtrando al manto durante mucho tiempo", escribieron los investigadores en The Conversation.
La Tierra tiene aproximadamente 4.500 millones de años. Sin embargo, las rocas de manto más antiguas del planeta no tuvieron cambios significativos en los isótopos de tungsteno. Esto sugiere que desde 4.300 millones hasta 2.700 millones de años atrás, hubo poco o ningún intercambio de material desde el núcleo hasta el manto superior, dijeron los investigadores.
Pero en los últimos 2.500 millones de años, la composición del isótopo de tungsteno en el manto ha cambiado sustancialmente. ¿Por qué pasó esto? Si las plumas del manto se elevan desde el límite núcleo-manto, entonces tal vez, como una sierra, el material de la superficie de la Tierra desciende hacia el manto profundo, dijeron los investigadores. Los investigadores dijeron que este material de superficie contiene oxígeno, un elemento que puede afectar el tungsteno.
"Subducción, el término utilizado para las rocas de la superficie de la Tierra que desciende al manto, toma material rico en oxígeno de la superficie al manto profundo como un componente integral de la tectónica de placas", escribieron los investigadores en The Conversation. "Los experimentos muestran que el aumento de la concentración de oxígeno en el límite entre el núcleo y el manto podría hacer que el tungsteno se separe del núcleo y entre en el manto".
O, tal vez cuando el núcleo interno se solidificó después de que se formó la Tierra, la concentración de oxígeno en el núcleo externo aumentó, dijeron los investigadores. "En este caso, nuestros nuevos resultados podrían decirnos algo sobre la evolución del núcleo, incluido el origen del campo magnético de la Tierra", escribieron en The Conversation.
