Argonne National Laboratory/flickr, CC BY-NC-SA

A más de 5.000 kilómetros por debajo de nosotros, el núcleo interno de metal sólido de la Tierra no se descubrió hasta 1936. Casi un siglo después, todavía estamos luchando por responder preguntas básicas sobre cuándo y cómo se formó por primera vez.

Estos no son acertijos fáciles de resolver. No podemos muestrear directamente el núcleo interno, por lo que la clave para desentrañar sus misterios radica en la colaboración entre sismólogos, que indirectamente lo muestrean con ondas sísmicas, geodinámicos, que crean modelos de su dinámica, y físicos especializados en minerales, que estudian el comportamiento del hierro. aleaciones a altas presiones y temperaturas.

Combinando estas disciplinas, los científicos han proporcionado una pista importante sobre lo que está sucediendo a kilómetros bajo nuestros pies. En un nuevo estudio, revelan cómo el núcleo interno de la Tierra está creciendo más rápido en un lado que en el otro, lo que podría ayudar a explicar la antigüedad del núcleo interno y la intrigante historia del campo magnético de la Tierra.

Tierra primitiva

El núcleo de la Tierra se formó muy tempranoen los 4.500 millones de años de historia de nuestro planeta, dentro de los primeros 200 millones de años. La gravedad empujó el hierro más pesado al centro del joven planeta, dejando que los minerales de silicato rocosos formaran el manto y la corteza.

La formación de la Tierra capturó mucho calor dentro del planeta. La pérdida de este calor y el calentamiento por la desintegración radiactiva en curso han impulsado desde entonces la evolución de nuestro planeta. La pérdida de calor en el interior de la Tierra impulsa el potente flujo en el núcleo externo de hierro líquido, que crea el campo magnético de la Tierra. Mientras tanto, el enfriamiento dentro del interior profundo de la Tierra ayuda a impulsar la tectónica de placas, que da forma a la superficie de nuestro planeta.

A medida que la Tierra se enfrió con el tiempo, la temperatura en el centro del planeta finalmente cayó por debajo del punto de fusión del hierro a presiones extremas, y el núcleo interno comenzó a cristalizar. Hoy en día, el núcleo interno sigue creciendo a aproximadamente 1 mm de radio cada año, lo que equivale a la solidificación de 8.000 toneladas de hierro fundido por segundo. En miles de millones de años, este enfriamiento eventualmente conducirá a que todo el núcleo se vuelva sólido, dejando a la Tierra sin su campo magnético protector.

Problema del núcleo

Se podría suponer que esta solidificación crea una esfera sólida homogénea, pero este no es el caso. En la década de 1990, los científicos se dieron cuenta de que la velocidad de las ondas sísmicas que viajaban a través del núcleo interno variaba inesperadamente. Esto sugirió que algo asimétrico estaba sucediendo en el núcleo interno.

Específicamente, las mitades este y oeste del núcleo interno mostraron diferentes variaciones de velocidad de onda sísmica. La parte oriental del núcleo interno se encuentra debajo de Asia, el Océano Índico y el Océano Pacífico occidental, y el oeste se encuentra debajo de las Américas, el Océano Atlántico y el Pacífico oriental.

Las ondas sísmicas han sugerido que el núcleo de hierro sólido de la Tierra es asimétrico. Sanne Cottaar.

El nuevo estudio sondeó este misterio, utilizando nuevas observaciones sísmicas combinadas con modelos geodinámicos y estimaciones de cómo se comportan las aleaciones de hierro a alta presión. Descubrieron que el núcleo interior oriental ubicado debajo del mar de Banda en Indonesia está creciendo más rápido que el lado occidental debajo de Brasil.

Podríamos pensar en este crecimiento desigual como si tratara de hacer helado en un congelador que solo funciona en un lado: los cristales de hielo se forman solo en el lado del congelador donde el enfriamiento es efectivo. En la Tierra, el crecimiento desigual se debe a que el resto del planeta absorbe calor más rápidamente de algunas partes del núcleo interno que de otras.

Pero a diferencia del helado, el núcleo interno sólido está sujeto a fuerzas gravitacionales que distribuyen el nuevo crecimiento de manera uniforme a través de un proceso de flujo interior progresivo, que mantiene la forma esférica del núcleo interno. Esto significa que la Tierra no está en peligro de volcar, aunque este crecimiento desigual se registra en las velocidades de onda sísmica en el núcleo interno de nuestro planeta.

Estimando la edad del núcleo
Entonces, ¿este enfoque nos ayuda a comprender qué edad podría tener el núcleo interno? Cuando los investigadores compararon sus observaciones sísmicas con sus modelos de flujo, encontraron que es probable que el núcleo interno, en el centro de todo el núcleo que se formó mucho antes, tenga entre 500 y 1.500 millones de años.

El estudio revela que el extremo inferior de este rango de edad es el que mejor se ajusta, aunque el extremo más antiguo coincide con una estimación realizada al medir los cambios en la fuerza del campo magnético de la Tierra. Cualquiera que sea el número que resulte correcto, está claro que el núcleo interno es relativamente joven, en algún lugar entre un noveno y un tercio de la edad de la Tierra.

Este nuevo trabajo presenta un nuevo y poderoso modelo del núcleo interno. Sin embargo, una serie de suposiciones físicas que hicieron los autores tendrían que ser ciertas para que esto sea correcto. Por ejemplo, el modelo solo funciona si el núcleo interno consta de una fase cristalina específica de hierro, sobre la cual existe cierta incertidumbre.

¿Y nuestro núcleo interior desigual hace que la Tierra sea inusual? Resulta que muchos cuerpos planetarios tienen dos mitades que de alguna manera son diferentes entre sí. En Marte, la superficie de la mitad norte es más llana mientras que la mitad sur es más montañosa. La corteza del lado cercano de la Luna es químicamente diferente a la del lado lejano. En Mercurio y Júpiter no es la superficie la que es irregular, sino el campo magnético, que no forma una imagen especular entre el norte y el sur.

Entonces, si bien las causas de todas estas asimetrías varían, la Tierra parece estar no llamar demasiado la atención como un planeta ligeramente asimétrico en un sistema solar de cuerpos celestes no equilibrados.

Publicado en The Conversation el 29 de julio de 2021. Enlace al original: https://bit.ly/3fHosDY

Tortugas, focas, tiburones, ballenas y pingüinos nadan en círculos inexplicables que pueden indicar una conexión intuitiva con el campo geomagnético de la Tierra.

IMAGEN: BELLINGHAM HERALD / COLABORADOR A TRAVÉS DE GETTY IMAGES

Todo empezó con unas tortugas verdes. Tomoko Narazaki, investigadora oceánica de la Universidad de Tokio, quería comprender cómo estos animales pueden navegar a través del océano, por lo que su equipo desplazó una población de tortugas de una región a otra y rastreó sus movimientos para tener una idea de cómo reaccionaban. al cambio.

Los datos de seguimiento revelaron una sorpresa misteriosa: las tortugas a menudo nadaban en círculos sin razón aparente. "Para ser honesto, dudé de mis ojos cuando vi los datos por primera vez porque la tortuga da vueltas constantemente, ¡como una máquina!" comentó Narazaki en un informe.

Dado que es más eficiente para los animales marinos nadar en línea recta, los círculos desconcertantes llevaron a Narazaki y sus colegas a investigar las observaciones de otras criaturas marinas. Para su asombro, animales tan diversos como tiburones, focas, pingüinos, ballenas y, por supuesto, tortugas se involucran en este comportamiento inexplicable en círculos.

El descubrimiento, que fue posible gracias a los avances en las tecnologías de etiquetado y biologización 3D, revela que nadar en círculos es una adaptación generalizada que puede cumplir muchas funciones ecológicas, según un estudio publicado eniScience el pasado jueves.

“El análisis de las huellas de los animales proporciona nuestra comprensión de la navegación, la capacidad de movimiento y el estado interno de los animales en movimiento, además de identificar el efecto de los factores externos que afectan sus movimientos”, dijeron Narazaki y sus colegas en el estudio.

"Los animales marinos se mueven a través de un entorno inherentemente 3D, sin embargo, sus movimientos se han examinado principalmente en menos dimensiones", agregó el equipo, una discrepancia que "se debe a dificultades logísticas y técnicas derivadas principalmente de la impermeabilidad del agua de mar a las ondas de radio".

En otras palabras, recopilar información de alta resolución sobre los movimientos de los animales marinos en tres dimensiones ha sido un desafío tecnológico arraigado para los científicos. Pero en la última década más o menos, la llegada de sensores que pueden registrar datos geográficos y de comportamiento detallados ha permitido a los científicos perfeccionar las características precisas de los movimientos de los animales, como el cabeceo, el rumbo y los pequeños cambios de profundidad. Estas innovaciones biológicas ahora permiten a los científicos capturar comportamientos como el nado en círculo descrito en el nuevo estudio.

ILUSTRACIÓN DEL COMPORTAMIENTO EN CIRCULACIÓN. IMAGEN: NARAZAKI ET AL. / CIENCIA

El equipo de Narazaki observó todo tipo de diferentes comportamientos circulares que iban desde un círculo de cortejo realizado por un tiburón tigre macho para impresionar a una hembra, que fue capturada por una cámara montada en el animal, hasta inmersiones en espiral pasivas observadas en elefantes marinos en reposo, que son hermosamente descritos en el estudio de la siguiente forma: "flotando como hojas que caen".

Algunos de los eventos en círculos probablemente estuvieron relacionados con actividades de nutrición, ya que tuvieron lugar en zonas de alimentación conocidas. Este tipo de círculos depredadores no es especialmente sorprendente, ya que los científicos han documentado previamente muchas estrategias de caza marina que implican nadar en círculos, como el método de "red de burbujas" utilizado por las ballenas jorobadas.

Pero el equipo también observó muchos casos de animales nadando en círculos fuera de sus áreas de alimentación o durante períodos del día o de la noche cuando no se sabe que especies específicas cazan activamente.

Si bien algunas de esas observaciones siguen siendo misteriosas, Narazaki y sus colegas sugieren que muchos animales podrían nadar en círculos para recopilar información de navegación. El equipo especula que estos patrones de movimiento pueden incluso representar una conexión intuitiva con el campo geomagnético de la Tierra.

“Curiosamente, los submarinos también giran durante la observación geomagnética porque se puede lograr una medición precisa utilizando valores medidos desde todas las direcciones para cancelar ruidos, como la magnetización del casco”, señalan los investigadores en el estudio.

“Los animales pueden dar vueltas para derivar señales direccionales / posicionales del campo geomagnético, especialmente en situaciones de navegación que constituyan un desafío”, agregaron.

Por supuesto, el equipo también ofrece la posibilidad de que estos animales circulen por múltiples razones conocidas y desconocidas al mismo tiempo. Las especies pueden dar vueltas como una estrategia de búsqueda de alimento y al mismo tiempo recoger información geomagnética del campo magnético de la Tierra.

Para comprender mejor el comportamiento de dar vueltas y tal vez desbloquear nuevos descubrimientos sobre los hábitos de los animales marinos, Narazaki y sus colegas esperan realizar más observaciones submarinas con etiquetas de sensores que incluyan cámaras.

"Este es un estudio observacional basado en el examen de movimientos 3D de alta resolución de animales marcados", dijeron los investigadores en el estudio. "Como tal, nuestro estudio carece de información sobre el entorno circundante, como paisajes, puntos de referencia y la presencia de otros individuos de la misma y / o de otras especies".

“El análisis simultáneo de movimientos 3D de alta resolución y grabaciones de video transmitidas por animales sería útil para examinar los movimientos circulares en el contexto de interacciones sociales y / o captura de presas”, concluyó el equipo.

Publicado en VICE por Becky Ferreira el 18 de marzo de 2021. Enlace a la noticia original: https://bit.ly/3c0Swcf