Durante muchos años, los científicos han estado desconcertados por el origen de la fina capa que rodea el metal fundido en el núcleo exterior de la Tierra .
Hace unas décadas, los sismólogos descubrieron esta intrigante «capa primaria E» mediante una técnica de imágenes profundas. Esta capa tiene sólo unos pocos cientos de kilómetros de espesor y su origen sigue siendo un enigma.
Ahora, un equipo internacional de investigadores, incluidos científicos de la Universidad Estatal de Arizona , ha identificado el agua en la superficie de la Tierra como una posible causa de la formación de esta fina capa.
Descubrieron que el agua de la superficie puede filtrarse hacia el interior profundo del planeta. Este proceso cambia la composición del área más externa del núcleo de metal líquido, desarrollando una capa delgada separada.
Experimentos de alta presión
La estructura de la Tierra comprende capas, incluido un núcleo interno sólido, un núcleo externo fundido, un manto y una corteza.
La fina capa que rodea el metal fundido en el núcleo externo ha intrigado a los científicos debido a sus características y comportamiento únicos.
«Las investigaciones indican que durante miles de millones de años, el agua superficial ha sido transportada a las profundidades de la Tierra mediante placas tectónicas descendentes o subducidas. Al alcanzar el límite entre el núcleo y el manto, a unas 1.800 millas debajo de la superficie, esta agua desencadena una profunda interacción química, alterando la estructura del núcleo», explica el comunicado de prensa.
El equipo derivó esta explicación a partir de experimentos de alta presión que demuestran que el agua subducida realiza reacciones químicas con los materiales del núcleo.
Esta reacción produce una capa rica en hidrógeno pero baja en silicio. Este cambio afecta el área más externa del núcleo, transformándolo en una estructura similar a una película.
Además, la reacción produce cristales de sílice que ascienden y se integran en el manto. Como resultado de estos cambios, se anticipa que la capa metálica líquida será menos densa y demostrará velocidades sísmicas reducidas.
Esto se corresponde con las características anómalas previamente mapeadas por los sismólogos.
«Durante años, se ha creído que el intercambio de material entre el núcleo y el manto de la Tierra es pequeño. Sin embargo, nuestros recientes experimentos de alta presión revelan una historia diferente. Descubrimos que cuando el agua alcanza el límite entre el núcleo y el manto, reacciona con el silicio en el núcleo, formando sílice», afirmó Dan Shim, uno de los autores del estudio.
Shim añadió además: «Este descubrimiento, junto con nuestra observación previa de diamantes que se forman a partir de la reacción del agua con el carbono en el hierro líquido bajo presión extrema, apunta a una interacción núcleo-manto mucho más dinámica, lo que sugiere un intercambio sustancial de material».
Los últimos hallazgos pueden ser importantes para ampliar nuestra comprensión de la dinámica interna fundamental de la Tierra.
Resumen del estudio:
El límite entre el núcleo y el manto de la Tierra presenta un cambio dramático en los materiales, del silicato al metal. Si bien se sabe poco sobre las interacciones químicas entre ellos, se ha propuesto una capa delgada con una velocidad más baja en el núcleo externo superior (capa Eʹ) que es difícil de explicar con un cambio en la concentración de un solo elemento ligero. Aquí realizamos experimentos con células de yunque de diamante calentadas por láser a alta temperatura y presión e informamos sobre la formación de SiO2 y FeHx a partir de una reacción entre agua de minerales hidratados y aleaciones Fe-Si en las condiciones de presión-temperatura relevantes para el núcleo de la Tierra. límite del manto. Sugerimos que, si el agua ha llegado al límite entre el núcleo y el manto mediante subducción, esta reacción podría permitir el intercambio de hidrógeno y silicio entre el manto y el núcleo. La capa resultante rica en H y deficiente en Si formada en la parte superior del núcleo tendría una densidad más baja, lo que estabilizaría la estratificación química en la parte superior del núcleo y una velocidad más baja. Sugerimos que dicho intercambio químico entre el núcleo y el manto durante gigaaños de transporte profundo de agua puede haber contribuido a la formación de la supuesta capa E.