Viaje matemático al centro de la Tierra

Un modelo informático ha servido a un grupo de investigadores para simular el extraño comportamiento del núcleo terrestre, una bola de hierro a 5.000 kilómetros de profundidad

Estructura de la Tierra. Univ. Chicago

El núcleo interno de la Tierra (en rojo) rota hacia el este

En 1692 el astrónomo inglés Edmond Halley, el descubridor del cometa, observó que el campo magnético terrestre se desplazaba hacia el oeste. Desconcertado por el fenómeno, intuyó que la explicación se encontraba en la estructura interna de la Tierra. Propuso entonces que nuestro mundo estaba formado por un núcleo macizo englobado por tres esferas huecas concéntricas, cuyos diferentes polos magnéticos y velocidades de rotación causaban la misteriosa deriva magnética hacia poniente.

Aunque la hipótesis de la Tierra hueca, que tanto juego ha repartido en el género de la ciencia ficción, fue desacreditada ya hace siglos, las observaciones de Halley eran correctas, como lo fue su intuición de que la razón estaba relacionada con la rotación de los elementos presentes a miles de kilómetros bajo nuestros pies.

Hoy sabemos que el núcleo terrestre es una bola sólida de hierro, de un diámetro similar a la Luna, bañada en una capa externa de aleación de hierro fundido del tamaño de Marte. Este fluido actúa como una especie de lubricante quepermite al núcleo interno moverse libremente respecto al resto del planeta.

Investigando cómo las ondas sísmicas se mueven a través del núcleo, los científicos descubrieron a finales del siglo XX que el núcleo interno sólido gira en dirección este, como la Tierra, pero a una velocidad ligeramente mayor. Sin embargo, hasta ahora no se ha determinado con precisión cómo es el movimiento del núcleo externo, la capa fluida, ni cómo esta dinámica del “hueso” central del planeta se relaciona con el campo magnético terrestre, creado por un efecto dinamo debido a las corrientes del núcleo externo.

Por desgracia, los viajes al centro de la Tierra para estudiar estos fenómenos in situ son técnicamente imposibles. La tecnología del ser humano apenas ha logrado arañar la cáscara del planeta, y eso por no hablar de las inmensas presiones y temperaturas que un hipotético “tierranauta” debería soportar. Los científicos deben limitarse a métodos indirectos, para lo cual los modelos matemáticos son de gran ayuda.

Gracias al supercomputador Monte Rosa situado en Lugano (Suiza), investigadores de la Universidad de Leeds (Reino Unido) y del Instituto Tecnológico Federal Suizo han desarrollado el modelo más completo jamás diseñado, capaz de simular la dinámica del núcleo terrestre con una precisión cien veces superior a lo conseguido hasta la fecha.

Los resultados, publicados en la revista PNAS, confirman que el núcleo interno se mueve en superrotación hacia el este, pero el externo gira hacia el oeste a menor velocidad. Según Philip Livermore, coautor del estudio, “el vínculo se explica simplemente en términos de acción igual y opuesta; el campo magnético empuja hacia el este en el núcleo interno, haciéndolo girar más rápido que la Tierra, pero también empuja en la dirección opuesta en el núcleo externo líquido, lo que causa un movimiento hacia el oeste”.

En resumen, lo que está en juego es un delicado y complejo juego de fuerzas. Las corrientes de convección en el núcleo externo crean el campo magnético de la Tierra, que nos protege de la radiación cósmica. Este campo induce una fuerza que empuja las dos capas del núcleo en direcciones opuestas, y a su vez el resultado de estos movimientos hace que el campo magnético se desplace.

Sin embargo, el comportamiento de la bola de hierro sumergida en metal fundido a 5.000 kilómetros de profundidad es aún más extraño y caprichoso de lo que se creía. Otro estudio publicado en mayo de este año en la revista Nature Geosciencedesveló que el núcleo interno no siempre gira a la misma velocidad. Como promedio, avanza entre un cuarto de grado y medio grado de circunferencia al año respecto a la superficie de la Tierra, pero no lo hace uniformemente, sino alternando acelerones y frenazos: en la década de los 70 del siglo pasado giró más deprisa, se frenó en los 80 y volvió a acelerar en los 90.

Variaciones del campo magnético

Según Livermore y sus colaboradores, la clave está en las variaciones en el campo magnético, que hacen fluctuar la fuerza electromagnética que empuja el núcleo. La Tierra no es un imán constante, como han demostrado los análisis de rocas antiguas. A pesar de lo observado por Halley, el campo magnético no siempre se ha desplazado hacia el oeste, sino que durante al menos los últimos 3.000 años ha habido periodos de deriva al este.Livermore aventura que tales casos se corresponden con épocas en las que el núcleo interno giraba en dirección contraria a la actual, hacia el oeste.

Son muchas las incógnitas que quedan por resolver sobre la estructura y dinámica del interior de nuestro planeta. De acuerdo a Rich Muller, especialista en geodinámica de la Universidad de Berkeley (EEUU), “sabemos más de la superficie del Sol que de la Tierra profunda. Es en su mayor parte un misterio”.

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