Hallan explicación al flujo del campo magnético de la Tierra

El campo magnético de la Tierra, producido cerca del centro del planeta, ha actuado durante mucho tiempo como un amortiguador de la radiación dañina de los vientos solares que emanan del sol. Sin esa protección, la vida en la Tierra no habría tenido la oportunidad de florecer, pero nuestro conocimiento del campo magnético de la Tierra y su evolución es incompleto.

En un nuevo estudio publicado este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences', el profesor asociado de Yale Kanani K.M. Lee y su equipo encontraron que las aleaciones de hierro fundido que contienen silicio y oxígeno forman dos líquidos distintos en condiciones similares a las del núcleo de la Tierra. Es un proceso llamado inmiscibilidad.

«Observamos la inmiscibilidad de líquidos a menudo en la vida cotidiana, como cuando el aceite y el vinagre se separan en el aderezo para ensaladas. Es sorprendente que la separación de la fase líquida pueda ocurrir cuando los átomos se están forzando muy cerca bajo la inmensa presión del núcleo de la Tierra», subraya la estudiante graduada de Yale Sarah Arveson, autora principal del estudio.

La inmiscibilidad en aleaciones fundidas complejas es común a la presión atmosférica y la han documentado bien metalúrgicos y científicos de materiales. Pero los estudios de aleaciones inmiscibles a presiones más altas se han limitado a las presiones encontradas en el manto superior de la Tierra, ubicado entre la corteza terrestre y su núcleo.

Aún más profundo, 2.900 kilómetros debajo de la superficie, está el núcleo externo, una capa de hierro fundido de más de 2.000 kilómetros de espesor. Es la fuente del campo magnético del planeta. Aunque este líquido caliente se agita vigorosamente a medida que se convecta, lo que hace que el núcleo externo esté bien mezclado, tiene una capa líquida distinta en la parte superior.

Las ondas sísmicas que se mueven a través del núcleo externo viajan más lentamente en esta capa superior que en el resto del núcleo externo. Los científicos han ofrecido varias teorías para explicar esta capa líquida lenta, incluida la idea de que las aleaciones de hierro inmiscibles forman capas en el núcleo; pero no ha habido evidencia experimental o teórica para demostrarlo hasta ahora.

Usando experimentos con celdas de yunque de diamante calentadas con láser para generar altas presiones, combinadas con simulaciones por ordenador, el equipo liderado por Yale reprodujo las condiciones encontradas en el núcleo externo. Demostraron dos capas distintas de líquido fundido: un líquido pobre en oxígeno, hierro-silicio y un líquido hierro-silicio-oxígeno. Debido a que la capa de hierro, silicio y oxígeno es menos densa, se eleva hasta la parte superior, formando una capa de líquido rica en oxígeno.

«Nuestro estudio presenta la primera observación de aleaciones de metales fundidos inmiscibles en condiciones tan extremas, dando a entender que la inmiscibilidad en fundidos metálicos puede prevalecer a altas presiones», resume Lee. Los investigadores dicen que los hallazgos añaden una nueva variable para comprender las condiciones de la Tierra primitiva, así como la forma en que los científicos interpretan los cambios en el campo magnético de la Tierra a lo largo de la historia.