La Tierra se enfría por dentro más rápido de lo pensado

El calor interior de la Tierra se disipa antes de lo que se pensaba, según apuntan pruebas en laboratorio de cómo conduce el calor un mineral común en el límite entre el manto y el núcleo terrestre.

La evolución de nuestra Tierra es la historia de su enfriamiento: hace 4.500 millones de años, en la superficie de la joven Tierra reinaban temperaturas extremas, y estaba cubierta por un profundo océano de magma. Durante millones de años, la superficie del planeta se enfrió para formar una corteza quebradiza. Sin embargo, la enorme energía térmica que emana del interior de la Tierra pone en marcha procesos dinámicos, como la convección del manto, la tectónica de placas y el vulcanismo.

Sin embargo, aún quedan sin respuesta las preguntas sobre qué tan rápido se enfrió la Tierra y cuánto tiempo podría llevar este enfriamiento continuo para detener los procesos impulsados por el calor antes mencionados.

Una posible respuesta puede estar en la conductividad térmica de los minerales que forman el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra.

Esta capa límite es relevante porque es aquí donde la roca viscosa del manto de la Tierra está en contacto directo con el fundido de hierro y níquel caliente del núcleo exterior del planeta. El gradiente de temperatura entre las dos capas es muy pronunciado, por lo que potencialmente fluye mucho calor aquí. La capa límite está formada principalmente por el mineral bridgmanita. Sin embargo, los investigadores tienen dificultades para estimar cuánto calor conduce este mineral desde el núcleo de la Tierra hasta el manto porque la verificación experimental es muy difícil.

Ahora, el profesor de ETH Zurich Motohiko Murakami y sus colegas de Carnegie Institution for Science han desarrollado un sofisticado sistema de medición que les permite medir la conductividad térmica de la bridgmanita en el laboratorio, bajo las condiciones de presión y temperatura que prevalecen dentro de la Tierra. Para las mediciones, utilizaron un sistema de medición de absorción óptica desarrollado recientemente en una unidad de diamante calentada con un láser pulsado.

"Este sistema de medición nos permitió mostrar que la conductividad térmica de la bridgmanita es aproximadamente 1,5 veces mayor de lo que se suponía", dice Murakami en un comunicado. Esto sugiere que el flujo de calor desde el núcleo hacia el manto también es mayor de lo que se pensaba anteriormente. Un mayor flujo de calor, a su vez, aumenta la convección del manto y acelera el enfriamiento de la Tierra. Esto puede causar que la tectónica de placas, que se mantiene en marcha por los movimientos convectivos del manto, se desacelere más rápido de lo que esperaban los investigadores en función de los valores anteriores de conducción de calor.

Murakami y sus colegas también han demostrado que el rápido enfriamiento del manto cambiará las fases minerales estables en el límite entre el núcleo y el manto. Cuando se enfría, la bridgmanita se convierte en el mineral post-perovskita. Pero tan pronto como la post-perovskita aparece en el límite entre el núcleo y el manto y comienza a dominar, el enfriamiento del manto podría acelerarse aún más, estiman los investigadores, ya que este mineral conduce el calor incluso más eficientemente que la bridgmanita.

"Nuestros resultados podrían darnos una nueva perspectiva sobre la evolución de la dinámica de la Tierra. Sugieren que la Tierra, al igual que los otros planetas rocosos Mercurio y Marte, se está enfriando y quedando inactivo mucho más rápido de lo esperado", explica Murakami.

Sin embargo, no puede decir cuánto tardarán, por ejemplo, las corrientes de convección en el manto en detenerse. "Todavía no sabemos lo suficiente sobre este tipo de eventos para precisar su momento".

Hacer eso requiere primero una mejor comprensión de cómo funciona la convección del manto en términos espaciales y temporales. Además, los científicos deben aclarar cómo la descomposición de los elementos radiactivos en el interior de la Tierra, una de las principales fuentes de calor, afecta la dinámica del manto.