Físicos han logrado avances significativos hacia la resolución de uno de los enigmas más grandes de la geofísica: cómo la Tierra genera su campo magnético

Bajo la superficie de la Tierra, a unos 5.100 kilómetros de profundidad, se esconde un misterioso secreto en el núcleo sólido de hierro que no se parece en nada a lo que habíamos imaginado.

Investigadores han alcanzado recientemente logros asombrosos en la comprensión del núcleo interno. Por ejemplo, han revelado que el núcleo no es una esfera uniforme, sino que tiene una textura compleja y, de manera fascinante, se detiene en su rotación cada siete décadas antes de cambiar de dirección.

Ahora, en un estudio innovador dirigido por la Universidad de Texas en Austin en colaboración con científicos chinos, se ha revelado que el núcleo interno de la Tierra podría ser menos rígido de lo que se había anticipado. Este estudio, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), que se basa en experimentos de laboratorio y modelos teóricos, sugiere que esta inusual flexibilidad podría atribuirse a átomos hiperactivos que se mueven con mayor rapidez dentro de su estructura molecular.

“Movimiento colectivo” de los átomos del núcleo interno de la Tierra

Específicamente, el estudio ha desvelado que ciertos grupos de átomos de hierro en el núcleo interno, a pesar de estar sometidos a presiones astronómicamente altas, las más elevadas de todo el planeta, son capaces de cambiar de posición en un abrir y cerrar de ojos, manteniendo al mismo tiempo la estructura metálica subyacente del hierro. Este fenómeno se denomina “movimiento colectivo” y se asemeja a la forma en que las personas cambian de asiento en una mesa, según el comunicado de prensa de la Universidad de Texas en Austin.

“El hierro sólido se vuelve sorprendentemente blando en el interior de la Tierra porque sus átomos pueden moverse mucho más de lo que imaginábamos”, explicó Youjun Zhang, físico de la Universidad de Sichuan (China). “Este mayor movimiento hace que el núcleo interno sea menos rígido, más débil frente a las fuerzas de cizallamiento”, agregó.

Geodinámica y el campo magnético del planeta

Estos hallazgos podrían arrojar luz sobre enigmas de larga data relacionados con el núcleo interno y su papel en la geodinámica de la Tierra, el proceso que impulsa el campo magnético del planeta.

Según los investigadores, aproximadamente la mitad de la energía geodinámica que contribuye al campo magnético de la Tierra proviene del núcleo interno, mientras que el resto proviene del núcleo externo. Este nuevo conocimiento sobre la actividad a nivel atómico en el núcleo interno podría proporcionar una base sólida para futuras investigaciones sobre la generación de energía y calor en el núcleo interno, su relación con la dinámica del núcleo externo y su contribución conjunta a la formación del campo magnético de la Tierra, un componente crucial para la habitabilidad del planeta.

“Ahora conocemos el mecanismo fundamental que nos ayudará a comprender los procesos dinámicos y la evolución del núcleo interno de la Tierra”, afirma Jung-Fu Lin, profesor de la Facultad de Geociencias Jackson de la Universidad de Texas y uno de los autores principales del estudio.

“Lo que encontramos iba totalmente en contra de esta visión tradicional”, declaró Lin a Newsweek. “Acabo de encontrar la respuesta al Santo Grial de la geofísica”, agregó.

Núcleo virtual: “supercélula”

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores llevaron a cabo experimentos de alta presión en un entorno de laboratorio, dado que obtener muestras directas del núcleo interno resulta imposible debido a las condiciones extremas de temperatura y presión en esa región. Posteriormente, emplearon algoritmos de inteligencia artificial para desarrollar una simulación por computadora denominada “supercélula”, lo que les permitió examinar el comportamiento de los átomos de hierro en estas condiciones extremas.

En el pasado, los científicos solían simular el núcleo interno de la Tierra utilizando modelos informáticos que se enfocaban en menos de cien átomos dispuestos en una estructura hexagonal repetitiva. No obstante, gracias al uso de algoritmos de inteligencia artificial, según el comunicado, los investigadores pudieron ampliar significativamente el número de átomos en su simulación, creando así la “supercélula” compuesta por alrededor de 30.000 átomos. Este enfoque permitió una predicción mucho más precisa de las propiedades del hierro en el núcleo interno.

“El descubrimiento implica que la misma física en el movimiento colectivo también se da en otros interiores planetarios, como Marte y los interiores exoplanetarios”, dijo Lin a Newsweek. “Los exoplanetas están sometidos incluso a condiciones extremas de presión y temperatura, por lo que habría que ampliar las condiciones de investigación para ver si esto ocurre. Esto nos ayudará a comprender los sistemas planetarios en general”, concluyó.

Fuente: dw.com