Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zurich (ETH) han demostrado que el interior de la Tierra se está enfriando más rápido de lo que se suponía, y ello tendrá consecuencias en la tectónica de placas, que podría ir ralentizándose. La clave para este descubrimiento ha sido un mineral que se encuentra en la frontera entre el manto más profundo y el núcleo del planeta.

La evolución de nuestra Tierra es la historia de su enfriamiento: hace 4.500 millones de años, nada más formarse, en la superficie de la joven Tierra reinaban temperaturas extremadamente elevadas y todo el planeta estaba cubierto por un profundo océano de magma.

Durante millones de años, la superficie se enfrió para formar una corteza quebradiza. Sin embargo, la enorme energía térmica que emana del interior de la Tierra pone en marcha otros procesos dinámicos, como la convección del manto, la tectónica de placas y el vulcanismo.

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Sin embargo, aún quedan sin respuesta preguntas sobre cómo de rápido se enfrió la Tierra y cuánto tiempo podría tardar dicho enfriamiento en detener esos procesos geológicos impulsados por el calor.

La respuesta está en la frontera manto-núcleo

Una posible contestación 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 la mezcla fundida de hierro y níquel caliente del núcleo exterior del planeta. El gradiente de temperatura entre las dos capas es muy pronunciado, por lo que en esa zona está fluyendo mucho calor.

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 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.

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"Este sistema de medición nos permite mostrar que la conductividad térmica de la bridgmanita es aproximadamente 1,5 veces más alta de lo que se suponía", dice Murakami. Esto sugiere que el flujo de calor desde el núcleo hacia el manto también es mayor de lo que se pensaba anteriormente.

Hacia la desaceleración de las placas

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.

Además, Murakami y sus colegas también han demostrado que el rápido enfriamiento del manto cambiará las características de los minerales en la frontera 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.

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"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 volviendo inactiva mucho más rápido de lo esperado", explica Murakami.

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

Para lograrlo se 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.

Estudio de referencia (en inglés): https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X21005859?via%3Dihub