BOSTON - Los vastos océanos de magma de la Tierra, que se mueven profundamente debajo de nuestros pies, parecen bombear oxígeno al núcleo líquido del planeta. Y ese oxígeno está formando terremotos y volcanes en todo nuestro planeta.
Esa es la conclusión de un cuerpo de investigación que el físico del University College London, Dario Alfe, presentó el martes (5 de marzo) aquí en la reunión de marzo de la American Physical Society. Aunque es imposible observar el oxígeno en el núcleo de la Tierra directamente (miles de millas de rocas calientes impiden esa visión), Alfe y sus colaboradores utilizaron una combinación de datos sismológicos, química y conocimiento sobre la historia antigua de nuestro sistema solar para sacar sus conclusiones.
¿La evidencia principal de que algo como el oxígeno se esconde en el núcleo de hierro? Terremotos. Los ruidos que sentimos en la superficie son el resultado de las olas que se mueven por todo nuestro planeta. Y el comportamiento de esas ondas ofrece pistas sobre el contenido de la Tierra, casi como un ultrasonido de todo el planeta.
Cuando las ondas sísmicas rebotan en el núcleo y vuelven a la superficie, su forma indica que el núcleo externo de hierro líquido es significativamente menos denso que el núcleo de hierro sólido presurizado en su interior. Y esa diferencia de densidad afecta la forma de los terremotos y el comportamiento de los volcanes en la superficie. Pero no es así como debería comportarse el hierro puro, dijo Alfe a Live Science después de su charla.
"Si el núcleo era de hierro puro, el contraste de densidad entre el núcleo interno sólido y el líquido debería ser del orden del 1,5 por ciento", dijo. "Pero la sismología nos dice que es más como un 5 por ciento".
En otras palabras, el núcleo externo es menos denso de lo que debería ser, lo que sugiere que hay algún elemento no de hierro mezclado, lo que lo hace más liviano.
Eso plantea la pregunta: ¿por qué el elemento más ligero se mezclaría con el núcleo externo pero no con el núcleo interno sólido?
Cuando los átomos están en estado líquido, fluyen libremente uno al lado del otro, lo que hace posible que una mezcla de diferentes elementos coexistan, incluso en el entorno extremo de la Tierra interior, dijo Alfe. Pero a medida que las presiones extremas fuerzan al núcleo interno a un estado sólido, los átomos allí forman una red más rígida de enlaces químicos. Y esa estructura más estricta no admite elementos extraños tan fácilmente. A medida que se formaba el núcleo sólido, habría escupido átomos de oxígeno y otras impurezas en su entorno líquido, como la pasta de dientes que sale disparada de un tubo comprimido.
"Ves un efecto similar en los icebergs", dijo.
Cuando el agua salada en el océano se congela, expulsa sus impurezas. Entonces, los icebergs terminan como trozos de agua dulce sólida flotando sobre el océano rico en sodio.
No hay evidencia directa de que el elemento más ligero en el núcleo líquido sea oxígeno, dijo Alfe. Pero nuestro planeta se formó a partir de las nubes de polvo del sistema solar temprano, y sabemos qué elementos estaban presentes allí.
El equipo de investigación descartó otros elementos, como el silicio, que teóricamente podrían estar presentes en el núcleo en función de la composición de esa nube, pero no explican el efecto observado. El oxígeno quedó como el candidato más probable, dijo.
Además, los niveles de oxígeno teóricamente presentes en el núcleo parecen más bajos de lo que la química predeciría en función del contenido de oxígeno del manto. Eso sugiere que probablemente más oxígeno se bombee químicamente al núcleo externo incluso hoy desde el manto más rico en oxígeno que lo rodea.
Cuando se le preguntó cómo se ve el oxígeno en el núcleo, Alfe dijo que no se imaginen burbujas o incluso el óxido que se forma cuando el hierro se une directamente al oxígeno. En cambio, a esas temperaturas y presiones, los átomos de oxígeno flotarían libremente entre los átomos de hierro, creando grupos flotantes de hierro líquido.
"Si toma un paquete de líquido que tiene 90 átomos de hierro y 10 átomos de oxígeno, este paquete será menos denso que un paquete de hierro puro", y entonces flotará, dijo Alfe.
Para ayudar a confirmar estos resultados, Alfe dijo que espera con interés los resultados de los esfuerzos para medir los neutrinos formados en nuestro planeta y que se irradian hacia la superficie. Si bien los "geoneutrinos" son muy raros, dijo, pueden ofrecer mucha información sobre lo que está sucediendo específicamente en el planeta cuando aparecen.
Pero sin ninguna forma de acceder directamente al núcleo, los físicos siempre estarán atrapados haciendo sus mejores juicios posibles sobre su composición a partir de datos secundarios limitados.
