¿Por qué se sabe que los núcleos de la Tierra rotan?

Los modelos magnetohidrodinámicos permiten conocer con enorme precisión las consecuencias de la dinámica del núcleo externo

Representación del núcleo, el manto y la corteza de la Tierra.
Representación del núcleo, el manto y la corteza de la Tierra.

La Tierra está compuesta por capas más o menos concéntricas que, a grandes rasgos, son la corteza, el manto y el núcleo. Cada una de ellas esta a su vez dividida en otras. Como indicas en tu pregunta, la Tierra tiene un núcleo que tiene dos capas principales: lo que conocemos como núcleo externo, que es líquido, y lo que llamamos núcleo interno, que es sólido. El hecho de que el núcleo gire con el resto de la Tierra no supondría ningún problema si toda la Tierra fuera sólida, ya que todo giraría de manera síncrona, acoplada. El problema surge porque el núcleo externo es líquido. Esto significa que existe una desconexión entre lo que pasa por encima y por debajo de este nivel. La Tierra podría rotar y no transmitir su rotación al núcleo interno.

Sabemos que el núcleo externo es líquido porque no es atravesado por las ondas sísmicas de tipo S, las cuales producen un movimiento de cizalla que no se puede propagar en los líquidos. También sabemos que está compuesto por hierro, níquel, y algunos elementos más ligeros (oxigeno, silicio, azufre). Tiene una temperatura muy alta, de unos 3000 °C. Todo ello hace que este líquido tenga una viscosidad baja, y por ello, es muy móvil. Y eso provoca una serie de movimientos, a veces muy organizados, y otras veces no tanto. Entre ellos domina la formación de una especie de remolino, llamado ‘cilindro tangencial’, que es básicamente coaxial con el eje de rotación terrestre. Este origina la mayor parte del campo magnético terrestre ya que, como hemos visto, el núcleo externo está formado por metales, que son los elementos potencialmente más magnéticos. Además, el núcleo externo tiene otros movimientos más caóticos controlados por los cambios de temperatura, por la aceleración de Coriolis y por la ley de conservación del momento angular de un cuerpo en rotación. Todos ellos originan el resto del campo magnético de la Tierra. El campo magnético total, generado en el núcleo externo, se acopla al núcleo interno, compuesto también por hierro y níquel en su mayor parte. El proceso es similar al de un imán que atrae a un trozo de hierro. Como la Tierra gira y el núcleo externo con ella, el campo magnético generado por este último interacciona con el núcleo interno haciéndolo girar.

Y aquí llegamos a lo más interesante. La rotación de la Tierra se está ralentizando, sobre todo por efecto de las mareas, que son grandes masas de agua que se mueven de manera distinta según la latitud y la longitud y ejercen mucho rozamiento en su movimiento. Esto tiene diversas consecuencias. Una es que la Luna está cada vez más lejos. Otra es que la ralentización en el giro de nuestro planeta no se transmite de manera inmediata al núcleo interno, ya que está unido al resto de la Tierra por una capa líquida de más de 1000 km de radio que no transmite los esfuerzos como lo haría un sólido. Por ello, el núcleo interno sigue girando algo más rápido que el resto de la Tierra. De hecho, es este movimiento el que general el ‘cilindro tangencial’ que hemos descrito más arriba en una especia de proceso que se retroalimenta.

Y ¿cómo sabemos todo esto? El origen del campo magnético se sabe porque se hacen modelos magnetohidrodinámicos con enorme precisión que permiten conocer perfectamente las consecuencias de la dinámica del núcleo externo, es decir, la formación del campo magnético terrestre. Estos modelos se publicaron en 1995, así que son relativamente recientes. Por otro lado, los sismólogos han comprobado que, efectivamente, el núcleo interno gira más rápido que el resto de la Tierra comparando los tiempos de llegada de las ondas sísmicas que se generan a altas latitudes (terremotos en regionales polares) y se registran en sus antípodas. Estas variaciones en los tiempos de recorrido se han explicado mediante cambios en la posición relativa entre el núcleo interno y el externo precisamente por la rotación más rápida del primero. Sin embargo, no hay acuerdo sobre cuánto es el exceso de velocidad del núcleo interno frente al externo.

Aunque todos estos datos son relativamente recientes, hay unos modelos anteriores, de la década de los setenta, que ya proponían que, debido a la ley de conservación del momento angular, el núcleo interno tenía que girar más rápido que el externo y que el resto de la Tierra.

Puy Ayarza Arribas es doctora en Ciencias Geológicas y directora del Departamento de Geología de la Universidad de Salamanca.

Pregunta enviada vía email por Viladim Pujols

Coordinación y redacción: Victoria Toro

Nosotras respondemos es un consultorio científico semanal, patrocinado por la Fundación Dr. Antoni Esteve y el programa L’Oréal-Unesco ‘For Women in Science’, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Son científicas y tecnólogas, socias de AMIT (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas), las que responden a esas dudas. Envía tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

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