El núcleo interno estaría enriquecido en silicio y azufre, lo que obliga a revisar lo que sabemos del corazón del planeta
Redacción T21
Una investigación ha logrado, por primera vez, medir la velocidad del sonido del hierro puro bajo presiones similares a las del límite del núcleo interno de la Tierra: puede que esté enriquecido en silicio y azufre, lo que indicaría que estamos equivocados sobre su composición.
Un grupo de investigadores japoneses liderados por la Universidad de Tohoku ha recreado en laboratorio las condiciones que corresponden a la estructura interna de la Tierra. En experimentos, los científicos pudieron medir la velocidad del sonido en hierro puro a una presión de 330 gigapascales.
El gigapascal (GPa) es un múltiplo decimal del Pascal, una medida de fuerza por unidad de superficie que se define como un newton por metro cuadrado. El newton es la fuerza que se le aplica en un segundo a una masa, para que adquiera una velocidad.
La investigación moderna sugiere que el núcleo, ubicado a una profundidad de unos 3 mil km por debajo de la superficie de la Tierra, se compone principalmente de hierro: un núcleo exterior de metal líquido rodea un núcleo interior sólido.
Sin embargo, todas las observaciones modernas se obtienen únicamente sobre la base del análisis de la propagación de las ondas sísmicas, lo que puede ser inexacto, dicen los científicos.
NUEVA APROXIMACIÓN
Para superar esta limitación, los autores de la nueva investigación combinaron el método de celda de yunque de diamante (DAC) y la dispersión de rayos X inelástica para recrear en laboratorio las condiciones del núcleo interno y determinar sus propiedades.
La celda de yunque de diamante permite comprimir una pequeña pieza (de tamaño sub-milimétrico) de material hasta presiones extremas, las cuales pueden exceder los 300 gigapascales (3.000.000 atmósferas).
La técnica de dispersión de rayos X permite a los investigadores observar movimientos atómicos en materiales usando rayos X. Es el único método para medir la velocidad del sonido en metales directamente bajo una compresión estática extrema en una DAC.
JUGANDO CON DIAMANTES
La celda de yunque está diseñada con dos diamantes en forma de cono que transmiten la fuerza de compresión a las plataformas de trabajo que tienen menos de un milímetro de diámetro. Debido a la alta dureza del diamante, con este método se pueden lograr presiones de varios millones de atmósferas.
Al emparejar las células con rayos X dispersos, los científicos pudieron observar el movimiento de los átomos en los materiales.
El estudio mostró que la velocidad del sonido para el núcleo interno, determinada por estudios sismológicos, es 4 ± 2% más lenta en compresión y 36 ± 17% más lenta en corte que el hierro metálico.
HAY QUE CORREGIR
Eso significa que, a una presión de 310-327 GPa, la presión estática más alta jamás alcanzada en estudios que utilizan técnicas de difracción de rayos X inelástica y de difracción de rayos X in situ, la densidad del hierro empaquetado cerrado hexagonal es de 13,87 g./cm3.
“Estos valores de densidad y velocidad del sonido pueden explicarse por la adición de alrededor de un 3% de silicio y un 3% de azufre (en peso) al hierro en el núcleo interno, como puede ocurrir por un enriquecimiento selectivo del material debido al crecimiento del núcleo interno desde el núcleo externo”, explica Alfred Baron, miembro del equipo del Centro RIKEN SPring-8 en Japón y uno de los autores de este trabajo, en declaraciones a Physics World .Noticias relacionadas
Estos resultados sugieren que las ideas actuales sobre la composición del núcleo de la Tierra son incorrectas. Los investigadores creen que, además de hierro, el núcleo de la Tierra puede estar enriquecido en silicio y azufre. Consideran, en consecuencia, que el crecimiento del núcleo interno puede haber creado un enriquecimiento secular de oxígeno en el núcleo externo.
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REFERENCIA
Sound velocity of hexagonal close-packed iron to the Earth’s inner core pressure. Daijo Ikuta et al. Nature Communications volume 13, Article number: 7211 (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-34789-2
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