El núcleo

1. Composición del núcleo terrestre

Un dato importante que nos permite deducir qué materiales componen el núcleo es la existencia de un campo magnético. Esto conlleva, evidentemente, la presencia de uno o más componentes metálicos; el candidato más firme es el hierro, por ser el elemento más abundante en el universo con capacidad de generar un campo de estas características –su presencia en los sideritos, o meteoritos férricos, así lo confirma–. Sin embargo, el núcleo no puede estar constituido solo por hierro, porque a las presiones reinantes en el interior de la Tierra la densidad teórica sería mucho mayor que la calculada; debe haber, por tanto, algún otro componente menos denso que el hierro que reduzca la densidad total. Se ha propuesto que sea el níquel, porque es un mineral frecuente en los sideritos y, además, se combina bien con el hierro. Pero el porcentaje de este elemento en el núcleo (se calcula que un 4 por ciento, al igual que en los sideritos) no disminuye de manera significativa su densidad, de donde se deduce que ha de existir otro u otros elementos más ligeros.

Se han sugerido principalmente dos: el oxígeno y el azufre; este último es el elemento que, a priori, reúne las condiciones más adecuadas: es ligero, se disuelve bastante bien en el hierro fundido y, además, a altas presiones forma una aleación con el hierro sólido. Los datos experimentales —obtenidos gracias a la celdilla de yunques de diamante, que permite reproducir experimentalmente las condiciones del centro de la Tierra— indican que solo se requiere entre un 8 y un 10 por ciento en peso de azufre para rebajar la densidad del hierro hasta los valores calculados. Asimismo, se ha comprobado la presencia del mineral troilita (FeS) en los meteoritos, lo que refuerza esta hipótesis.

2. Origen del campo magnético terrestre

El campo magnético generado por el núcleo es responsable de la imantación de las rocas de la superficie (se han encontrado rocas imantadas con una antigüedad de 3.500 millones de años, lo que prueba que el campo magnético ya existía cuando se formaron); más adelante veremos que el campo magnético terrestre se invierte cada cierto tiempo, dejando su huella en las rocas de la corteza oceánica y siendo está una de las pruebas más concluyentes de la expansión del fondo oceánico.

Representación del campo magnético terrestre; debe considerarse como un dipolo, donde la intensidad del campo magnético en los polos es mayor que en el Ecuador. El polo norte terrestre es el polo sur del dipolo y, al revés, el polo sur terrestre es el polo norte del dipolo. Por la Antártida salen las líneas de campo magnético, entrando por el polo norte terrestre y pasando casi paralelas por el Ecuador.

El origen del magnetismo terrestre no está del todo esclarecido, aunque existe un amplio consenso en que en su génesis están implicados procesos convectivos –generados por las altas temperaturas y por la rotación de la Tierra– producidos en el núcleo externo. Recordemos que se trata de un líquido metálico conductor, por lo que las corrientes convectivas crean corrientes eléctricas; éstas, a su vez, crean un campo magnético (el fenómeno es simétrico: el campo magnético, paralelamente, genera un campo eléctrico). El núcleo actúa entonces como una dinamo autoinducida que mantiene y regenera el campo magnético (se calcula que sin este proceso el campo magnético se agotaría en el plazo de 10.000 años).

El núcleo interno parece desempeñar un papel significativo en la generación de este campo magnético, aunque esta cuestión, como todo lo que se refiere al magnetismo terrestre, no está bien aclarada. Quedan aún por dilucidar otros asuntos; por ejemplo, cómo surgió el campo magnético inicial, por qué se producen las inversiones magnéticas y cuál es el origen de las fuentes del calor necesario para producir los movimientos en el líquido. Las respuestas de las dos primeras preguntas son totalmente especulativas; la de la última, se explicará en el siguiente apartado.

3. Origen del calor interno

La emisión del calor interno se detecta únicamente con aparatos especiales, aunque podemos percibirlo en ciertas condiciones; por ejemplo, bajando a los distintos niveles de una mina. El aumento de temperatura a medida que se desciende, denominado gradiente geotérmico, es de unos 33 grados Celsius por kilómetro (°C/km), pero es evidente que este cálculo solo es válido en las capas más superficiales: de continuar ese ritmo los materiales del manto alcanzarían temperaturas por encima del punto de fusión.

Hasta hace poco, las temperaturas del interior de la Tierra solo se podían calcular a partir de las mediciones realizadas en determinadas zonas de la superficie que se contrastaban con otros datos físicos, como el análisis de las ondas sísmicas. Pero actualmente se ha desarrollado una nueva técnica, la tomografía sísmica, que ha proporcionado datos muy precisos sobre la distribución de temperaturas en el interior de la Tierra (véase el apartado “Tomografía sísmica”, en el epígrafe anterior).

El origen de este calor interno se atribuye a la desintegración de elementos radiactivos, al calor generado por la transformación de la energía gravitatoria en energía térmica durante el choque de planetesimales que dio como resultado la formación del planeta (calor primordial, véase la Unidad 10) y al calor liberado al cristalizar el hierro para formar el núcleo interno.

La Tierra se va enfriando, como lo prueba la existencia de lavas fósiles de hace 2.500 millones de años que arribaron a la superficie a una temperatura superior a 1.600 °C, mientras que las lavas actuales no llegan a los 1.200 °C. Pero esta pérdida de calor tiene lugar lentamente debido, entre otras causas, a la baja conductividad térmica de las capas terrestres.

Independientemente de su origen, la energía térmica del interior de la Tierra es la responsable del campo magnético terrestre y, como veremos a continuación, de los procesos convectivos que tienen lugar en el manto.