La luz de sincrotrón informa sobre el interior de la Tierra

La luz de sincrotrón ha permitido revelar nuevos datos sobre los movimientos de la Tierra. Un equipo de científicos de instituciones de cuatro países y diferentes especialidades ha estudiado en el sincrotrón europeo ESRF (una gran instalación en la ciudad francesa de Grenoble en la que se someten materiales a este tipo de radiación) muestras sometidas a condiciones extremas de presión y temperatura, similares a las que se encuentran en el límite entre el núcleo y el manto terrestres.

La composición y las propiedades de esta interfaz (denominada capa D) pueden explicar algunos extraños efectos descubiertos recientemente relativos a la nutación de la Tierra (pequeñas variaciones en la posición del eje de rotación terrestre), informa ESRF. El artículo correspondiente se publicó la pasada semana en la revista Nature.

El punto de partida de los científicos (de Suecia, Alemania, Rusia y Francia) fue el estudio del interior de la Tierra. La frontera entre el núcleo metálico (compuesto fundamentalmente de hierro), que es líquido, y el manto (compuesto sobre todo por óxido de silicio -sílice-), que es sólido, es objeto de gran interés científico. Este límite se caracteriza por bruscos cambios en la densidad, en la velocidad a la que propagan las ondas sísmicas, en la conductividad eléctrica y en la composición química.

Para conseguir conocer la composición y propiedades de la capa D hay que comprender las reacciones químicas entre el hierro en estado líquido y los complejos óxidos de magnesio, hierro, silicio y aluminio del manto inferior. Los experimentos son difíciles debido a las muy elevadas presiones (más de 1,4 millones de atmósferas) y temperaturas (más de 3.000 grados centígrados) que reinan en esta región del interior de la Tierra. En el sincrotrón, los científicos estudiaron la interacción entre el hierro y la sílice en las mismas condiciones de presión y temperatura.

Reacciones

En primer lugar, los científicos reprodujeron las condiciones existentes cuando se formó el núcleo terrestre, a una presión inferior a 400.000 atmósferas. En estos experimentos encontraron que el hierro y la sílice reaccionan formando óxido de hierro y una aleación de hierro y silicio. Al aumentar la presión, sin embargo, el hierro y la sílice no reaccionan y las aleaciones de ambos metales se disocian en hierro casi puro y un compuesto de ambos que es conductor a altas presiones.

La presencia de este compuesto en la base del manto podría explicar la muy alta conductividad eléctrica de esta región y ser la clave para la comprensión de algunos aspectos de los movimientos de la Tierra. La rotación de la Tierra sobre su eje sufre el influjo del Sol y de la Luna, como la nutación o pequeños cambios en la posición del eje de rotación. Recientemente se ha comprobado que la amplitud de la nutación no está en fase con la fuerza de marea producida por ambos cuerpos celestes. Esta sorprendente observación puede deberse a la alta conductividad eléctrica de la capa D, por la presencia de este compuesto.

El ESRF es un acelerador con 30 líneas para uso público en las que realizar investigaciones sobre materiales, incluidos los biológicos, con aplicaciones en áreas tan diversas como la medicina, la electrónica o la química.