Núcleo interno

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Saltar para a navegação Saltar para a pesquisa
Estrutura interna da Terra

O núcleo interno da Terra é a parte máis interna da Terra. É esencialmente unha esfera sólida cun raio duns 1 220 km, o que equivale a aproximadamente o 70% do raio da Lúa.[1][2] Está composto por unha aliaxe de ferroníquel e algúns elementos máis lixeiros. A temperatura no límite do núcleo interno co externo é duns 5 700 K (ou 5 400 °C).[3]

Descubrimento[editar | editar a fonte]

Descubriuse que a Terra tiña un núcleo interno sólido distinto do núcleo externo líquido en 1936 grazas aos traballos da sismóloga danesa Inge Lehmann,[4] quen deduciu a súa presenza estudando os sismogramas de terremotos en Nova Zelandia. Observou que as ondas sísmicas reflectíanse a certa profundidade no núcleo terrestre, que era o límite entre o núcleo interno e o externo, e isto era detectado por sismógrafos sensibles na superficie da Terra. Este límite coñécese como descontinuidade de Lehmann, ou tamén descontinuidade de Wiechert-Lehmann-Jeffreys [5] ou descontinuidade de Bullen.[6] Poucos anos despois, en 1940, hipotetizouse que este núcleo interno estaba feito de ferro sólido; a súa rixidez foi confirmada en 1971.[7]

O núcleo externo determinouse que estaba en estado líquido a partir da observación de que as ondas de compresión (P) pasaban a través del, pero as ondas elásticas de cizalla (S) non (ou só o fan debilmente).[8] A solidez do núcleo interno fora difícil de establecer porque as ondas de cizalla elásticas que se esperaba que pasasen a través da súa masa sólida son moi febles e difíciles de detectar polos sismógrafos na superficie da Terra, xa que quedan moi atenuadas no seu traxecto desde o núcleo interno ata a superficie debido ao seu paso polo núcleo externo líquido. Dziewonski e Gilbert estableceron que as medidas dos modos normais de vibración da Terra causados por grandes terremotos eran consistentes coa presenza dun núcleo externo líquido.[9] Recentemente afirmouse que se detectara o paso de ondas de cizalla polo núcleo interno; isto foi inicialmente controvertido, mais agora está aumentando a súa aceptación.[10]

Composición[editar | editar a fonte]

Baseándose na frecuencia relativa de varios elementos químicos no sistema Solar, a teoría da formación dos planetas de tipo terrestre, e restricións impostas ou implicadas pola química do resto do volume terrestre, crese que o núcleo interno consta principalmente dunha aliaxe de ferro e níquel. O ferro puro faría que o núcleo fose un 3% máis denso do que é, o que implica que ten que haber tamén no núcleo elementos lixeiros como silicio, oxíxeno e xofre, ademais da presenza de níquel.[11]

Ademais, se a Terra primordial aínda en formación e principalmente fluída (fundida) contiña unha cantidade significativa de elementos máis densos que o ferro e o níquel, como os elementos siderófilos, entón estes necesariamente se diferenciarían pola súa densidade e irían á parte central do núcleo formando esferas concéntricas. Os máis densos e estables destes, como o platino, iridio e osmio, e outros en orde de densidade, formarían os esferoides máis internos.[12] Mentres tanto os elementos inestables desa zona de densidade trans-ferro/níquel terían decaído radioactivamente na súa maioría a ferro/níquel/chumbo na época en que a Terra formou un núcleo discreto. Unha consecuencia é que todos ou case todos eses elementos máis densos que se extraen en minas preto da superficie chegaron máis tarde como consecuencia de impactos contra a Terra de corpos que os contiñan.[13] Tamén se propuxo que no núcleo interno podería haber uranio.[14]

Temperatura e presión[editar | editar a fonte]

A temperatura do núcleo interno pode estimarse considerando tanto as restricións teóricas coma as demostradas experimentalmente sobre a temperatura de fusión do ferro impuro á presión á que está sometido nese lugar (uns 330 GPa). Estas consideracións suxiren que a súa temperatura é duns 5 700 K (5 400 °C).[3] A presión no núcleo interno da Terra é lixeiramente maior que no seu límite co núcleo externo: vai desde os 330 aos 360 GPa (de 3 300 000 a 3 600 000 atm).[15] O ferro só pode estar en estado sólido a tan altas temperaturas porque a súa temperatura de fusión se incrementa significativamente con presións desa magnitude (ver relación Clausius–Clapeyron).[16]

Un informe publicado na revista Science [17] chega á conclusión que a temperatura de fusión do ferro nas condicións da fronteira do núcleo interno é de 6 230 ± 500 K, aproximadamente 1 000 K maior que as estimacións previas.

Dinámica[editar | editar a fonte]

Crese que o núcleo interno da Terra está crecendo lentamente a medida que o núcleo externo fundido vai arrefriando no límite entre ambos e solidifica debido ao arrefriamento gradual do interior da Terra (uns 100 graos Celsius por cada mil millóns de anos).[18] Moitos científicos esperaban inicialmente que o núcleo interno fose homoxéneo, porque o núcleo interno sólido se formou orixinalmente por un arrefriamento gradual de material fundido, e continúa crecendo como resultado dese proceso. Permanece sólido malia as temperaturas extremadamente altas reinantes alí porque está sometido a unha presión moi alta que o mantén compacto e non o deixa expandir. Suxeriuse que o interior do núcleo terrestre podería ser un só cristal de ferro.[19] Porén, esta predición foi refutada por observacións que indicaban que hai un certo grao de desorde no núcleo interno.[20] Os sismólogos atoparon que o núcleo interno non é completamente uniforme, senón que contén estruturas de gran escala de modo que as ondas sísmicas pasan máis rapidamente por algunhas partes do núcleo interno que por outras.[21] Ademais, as propiedades da superficie do núcleo interno varían dun lugar a outro en distancias tan pequenas como 1 km. Esta variación é sorprendente, xa que as variacións da temperatura laterais ao longo do límite entre as dúas capas do núcleo sábese que son extremadamente pequenas (esta conclusión está fiablemente establecida por observacións do campo magnético). Descubrimentos recentes indican que o propio núcleo interno está formado por capas, separadas por unha zona de transición duns 250 a 400 km de grosor.[22] Se o núcleo interno crece por pequenos sedimentos arrefriados que caen sobre a súa superficie, entón pode quedar tamén atrapado algo de líquido nos espazos dos poros e parte dese fluído residual pode aínda persistir nunha pequena proporción en gran parte do seu interior.

Como o núcleo interno non está rixidamente conectado co manto sólido da Terra, desde hai moito tempo se propuxo a posibilidade de que rote lixeiramente mís rápido ou máis lento que o resto da Terra.[23][24] Na década de 1990, os sismólogos afirmaron en varias ocasións ter detectado esta clase de superrrotación ao observaren cambios nas características das ondas sísmicas que pasan a través do núcleo interno ao longo de varias décadas, usando a mencionada propiedade de que transmite as ondas máis rápido nalgunhas direccións. As estimacións desta superrotación están arredor dun grao de rotación extra ao ano.

O crecemento do núcleo interno pénsase que xoga un importante papel na xeración do campo magnético da Terra por medio dunha acción de dínamo no núcleo externo líquido.[25]

Continúa especulándose sobre se o núcleo interno podería mostrar diversos padróns de deformación interna. Isto pode ser necesario para explicar por que as ondas sísmicas pasan máis rapidamente nunhas direccións que noutras.[26] Como a convección térmica por si soa parace unha explicación improbable,[27] proponse que o movemento de convección flotante será impulsado por variacións na composición ou abundancia de líquido no seu interior. S. Yoshida e colegas propuxeron un mecanismo novo no que a deformación do núcleo interno pode ser causada por unha maior proporción de arrefriamento no ecuador que en latitudes polares,[28] e S. Karato propuxo que os cambios no campo magnético poderían tamén deformar o núcleo interno lentamente co tempo.[29]

Hai unha asimetría leste-oeste nos datos sismolóxicos do núcleo interno. Existe un modelo que explica isto por diferenzas na superficie do núcleo interno (fusión nun hemisferio e cristalización no outro),[30] é dicir, mentres que o hemisferio occidental do núcleo interno pode estar cristalizando, o hemisferio oriental pode estar fundindo. Isto pode orixinar un aumento ha xeración de campo magnético no hemisferio en cristalización, creando a asimetría observada no campo magnéticao da Terra.[31]

Historia[editar | editar a fonte]

Artigo principal: Historia da Terra.

Baseándose na velocidade de arrefriamento do núcleo, estímase que o actual núcleo interno sólido empezou a solidificarse hai aproximadamente de 0,5 a 2 mil millóns de anos[32] a partir do núcleo completamente fundido (formado xusto despois da formación do planeta). Se iso é así, isto significaría que o núcleo interno sólido da Terra non é unha característica primordial que estaba presente durante a formación do planeta, senón unha característica que apareceu poseriormente (a Terra ten unha idade duns 4,5 miles de millóns de anos).

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Monnereau, Marc; Calvet, Marie; Margerin, Ludovic; Souriau, Annie (May 21, 2010). "Lopsided Growth of Earth's Inner Core". Science 328 (5981): 1014–1017. Bibcode:2010Sci...328.1014M. PMID 20395477. doi:10.1126/science.1186212. 
  2. E. R. Engdahl; E. A. Flynn & R. P. Massé (1974). "Differential PkiKP travel times and the radius of the core". Geophys. J. R. Astron. Soc. 40 (3): 457–463. Bibcode:1974GeoJI..39..457E. doi:10.1111/j.1365-246X.1974.tb05467.x. 
  3. 3,0 3,1 D. Alfè; M. Gillan & G. D. Price (January 30, 2002). "Composition and temperature of the Earth's core constrained by combining ab initio calculations and seismic data" (PDF). Earth and Planetary Science Letters (Elsevier) 195 (1–2): 91–98. Bibcode:2002E&PSL.195...91A. doi:10.1016/S0012-821X(01)00568-4. 
  4. Edmond A. Mathez, ed. (2000). EARTH: INSIDE AND OUT. American Museum of Natural History. Arquivado dende o orixinal o 2008-04-30. 
  5. Aínda que hai outra descontinuidade distinta máis superficial, que leva tamén o nome de descontinuidade de Lehmann, este uso para o límite entre os núcleos pode atoparse con frecuencia na literatura: ver por exemplo: Robert E Krebs (2003). The basics of earth science. Greenwood Publishing Company. ISBN 0-313-31930-8. , e From here to "hell," or the D layer, About.com
  6. John C. Butler (1995). "Class Notes – The Earth's Interior". Physical Geology Grade Book. Universidade de Houston. Consultado o 30 August 2011. 
  7. Hung Kan Lee (2002). International handbook of earthquake and engineering seismology; volume 1. Academic Press. p. 926. ISBN 0-12-440652-1. 
  8. William J. Cromie (1996-08-15). "Putting a New Spin on Earth's Core". Harvard Gazette. Consultado o 2007-05-22. 
  9. A. M. Dziewonski; F. Gilbert (1971-12-24). "Solidity of the Inner Core of the Earth inferred from Normal Mode Observations". Nature 234 (5330): 465–466. Bibcode:1971Natur.234..465D. doi:10.1038/234465a0. 
  10. Robert Roy Britt (2005-04-14). "Finally, a Solid Look at Earth's Core". Consultado o 2007-05-22. 
  11. Stixrude, Lars; Wasserman, Evgeny; Cohen, Ronald E. (1997-11-10). "Composition and temperature of Earth's inner core". Journal of Geophysical Research: Solid Earth (en inglés) 102 (B11): 24729–24739. ISSN 2156-2202. doi:10.1029/97JB02125. 
  12. "core – National Geographic Society". 
  13. "Earth’s Precious Metals Could Be From Meteorites and Asteroids". 
  14. Roy C. Feber, Terry C. Wallace, Leona Marshall Libby Uranium in the Earth's core 30 October 1984. DOI: 10.1029/EO065i044p00785-01
  15. David. R. Lide, ed. (2006–2007). CRC Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). pp. j14–13. 
  16. Anneli Aitta (2006-12-01). "Iron melting curve with a tricritical point". Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment (iop) 2006 (12): 12015–12030. Bibcode:2006JSMTE..12..015A. arXiv:cond-mat/0701283. doi:10.1088/1742-5468/2006/12/P12015.  or see preprints http://arxiv.org/pdf/cond-mat/0701283 , http://arxiv.org/pdf/0807.0187 .
  17. S. Anzellini; A. Dewaele; M. Mezouar; P. Loubeyre & G. Morard (2013). "Melting of Iron at Earth’s Inner Core Boundary Based on Fast X-ray Diffraction". Science (AAAS) 340 (6136): 464–466. doi:10.1126/science.1233514. 
  18. J.A. Jacobs (1953). "The Earth's inner core". Nature 172 (4372): 297–298. Bibcode:1953Natur.172..297J. doi:10.1038/172297a0. 
  19. Broad, William J. (1995-04-04). "The Core of the Earth May Be a Gigantic Crystal Made of Iron". NY Times. ISSN 0362-4331. Consultado o 2010-12-21. 
  20. Robert Sanders (1996-11-13). "Earth's inner core not a monolithic iron crystal, say UC Berkeley seismologist". Consultado o 2007-05-22. 
  21. Andrew Jephcoat; Keith Refson (2001-09-06). "Earth science: Core beliefs". Nature 413 (6851): 27–30. PMID 11544508. doi:10.1038/35092650. 
  22. Kazuro Hirahara; Toshiki Ohtaki & Yasuhiro Yoshida (1994). "Seismic structure near the inner core-outer core boundary". Geophys. Res. Lett. (American Geophysical Union) 51 (16): 157–160. Bibcode:1994GeoRL..21..157K. doi:10.1029/93GL03289. 
  23. Aaurno, J. M.; Brito, D.; Olson, P. L. (1996). "Mechanics of inner core super-rotation". Geophysical Research Letters 23 (23): 3401–3404. Bibcode:1996GeoRL..23.3401A. doi:10.1029/96GL03258. 
  24. Xu, Xiaoxia; Song, Xiaodong (2003). "Evidence for inner core super-rotation from time-dependent differential PKP traveltimes observed at Beijing Seismic Network". Geophysical Journal International 152 (3): 509–514. Bibcode:2003GeoJI.152..509X. doi:10.1046/j.1365-246X.2003.01852.x. 
  25. "How does the Earth's core generate a magnetic field?". USGS FAQs. United States Geological Survey. Consultado o 21 October 2013. 
  26. G Poupinet; R Pillet; A Souriau (1983). "Possible heterogeneity of the Earth's core deduced from PKIKP travel times". Nature 305: 204–206. doi:10.1038/305204a0. 
  27. T. Yukutake (1998). "Implausibility of thermal convection in the Earth's solid inner core". Phys. Earth Planet. Int. 108 (1): 1–13. Bibcode:1998PEPI..108....1Y. doi:10.1016/S0031-9201(98)00097-1. 
  28. S.I. Yoshida; I. Sumita & M. Kumazawa (1996). "Growth model of the inner core coupled with the outer core dynamics and the resulting elastic anisotropy". Journal of Geophysical Research: Solid Earth 101: 28085–28103. Bibcode:1996JGR...10128085Y. doi:10.1029/96JB02700. 
  29. S. I. Karato (1999). "Seismic anisotropy of the Earth's inner core resulting from flow induced by Maxwell stresses". Nature 402 (6764): 871–873. Bibcode:1999Natur.402..871K. doi:10.1038/47235. 
  30. Alboussière, T.; Deguen, R.; Melzani, M. (2010). "Melting-induced stratification above the Earth's inner core due to convective translation". Nature 466 (7307): 744–747. Bibcode:2010Natur.466..744A. PMID 20686572. arXiv:1201.1201. doi:10.1038/nature09257. 
  31. "Figure 1: East–west asymmetry in inner-core growth and magnetic field generation." from Finlay, Christopher C. (2012). "Core processes: Earth's eccentric magnetic field". Nature Geoscience 5: 523–524. doi:10.1038/ngeo1516. 
  32. Labrosse, Stéphane; Poirier, Jean-Paul; Le Mouël, Jean-Louis (2001-08-15). "The age of the inner core". Earth and Planetary Science Letters 190 (3–4): 111–123. doi:10.1016/S0012-821X(01)00387-9. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]