Créditos: DailyGalaxy.com
Los investigadores han tomado medidas significativas para comprender la formación y cristalización del núcleo interno fijo de la Tierra, un enigma geológico a largo plazo. Un estudio reciente publicado en Comunicación de la naturalezarevela que el carbono puede desempeñar un papel más crucial en este proceso que el reconocido anteriormente. Bajo el liderazgo de científicos de la Universidad de Oxford, Universidad de Leeds y University College London, el equipo de investigación internacional utilizó simulaciones en la escala Atom para mostrar que el carbono acelera el proceso de nucleación que es necesario para la formación del núcleo interno.
Durante décadas, ha sido un hecho establecido que el núcleo interno de la tierra está creciendo lentamente a medida que cristaliza del núcleo externo derretido circundante. Sin embargo, los mecanismos exactos detrás del comienzo de esta cristalización habían sido difíciles de alcanzar. La nucleación, el proceso a través del cual los átomos en forma líquida en las primeras estructuras cristalinas, es principalmente un desafío para alcanzar las condiciones extremas de presión y temperatura que están aproximadamente 3,200 millas debajo de la superficie de la Tierra.
Para desentrañar este misterio, los investigadores llevaron a cabo simulaciones con más de 100,000 átomos que están sujetos a la presión del núcleo y las condiciones de temperatura. Sus hallazgos desafiaron los supuestos a largo plazo sobre los roles de varios elementos en el núcleo. Mientras que el silicio y el azufre, elementos que tradicionalmente se consideran cruciales, la cristalización más lenta, el carbono resultó facilitarlo considerablemente. Andrew Walker, profesor asociado de ciencias de la tierra en Oxford y coautor del estudio, señaló: «Estos elementos, que consisten en la capa principal, podrían haberse resuelto en la historia de la Tierra. Podrían explicar por qué tenemos un núcleo interno sólido con relativamente poco enfriamiento en tales profundidades».
Uno de los resultados más llamativos de las simulaciones fue la revelación de que un núcleo podría activar con el 3,8% de cristalización de carbono por masa a solo 266 ° C bajo el punto de fusión del hierro. Este grado relativamente modesto de súper enfriamiento corresponde bien a los datos de campo sísmico y magnético existentes, de modo que el papel del carbono se coloca como un factor plausible y esencial. Esta idea tiene implicaciones más amplias, porque la presencia de carbono no solo ayuda con la formación del núcleo interno, sino que también contribuye a la estabilidad del campo magnético de la Tierra, que es vital para proteger el planeta contra la radiación solar nociva.
Es interesante que la investigación indicara que la cristalización tuvo lugar sin las hojas de nucleado habituales, pequeñas partículas que generalmente eran necesarias para iniciar la congelación. Los hallazgos sugieren que la formación del núcleo interno podría hacerse exclusivamente a través de la composición química correcta de los elementos, lo que enfatiza la importancia del carbono. Estos resultados son nociones anteriores de que las hojas de nucleado son cruciales en entornos extremos, porque las simulaciones anteriores habían demostrado que las semillas potenciales se derritieron o se resolvieron en circunstancias similares.
Las implicaciones de estos descubrimientos se extienden más allá de la Tierra, lo que hace posible los campos magnéticos y la evolución geológica de otros planetas, incluidos los que están fuera de nuestro sistema solar. El nuevo papel del carbono provoca una investigación adicional sobre la dinámica interna de los planetas como Marte, Mercurio y varios exoplanetas que pueden poseer núcleos metálicos.
Además, la observación de que el carbono reduce la necesidad de una súper enfriamiento extrema, puente discrepancias a largo plazo entre los datos sísmicos y los modelos de formación de núcleo existentes. Durante años, los sismólogos señalaron que el núcleo de la tierra es menos denso que el hierro puro, pero la causa de esta desviación permaneció sin estar clara. Las simulaciones recientes sugieren que la absorción de elementos más ligeros como el carbono puede resolver estas intrigas que refuerzan las observaciones sísmicas.
A pesar de décadas de intensa investigación y progreso en la tecnología, el núcleo de la Tierra sigue siendo en gran medida inaccesible y vestido con misterio. Los métodos de exploración actuales dependen de observaciones indirectas, como las ondas sísmicas y la actividad del campo magnético, lo que hace que las simulaciones computacionales sean invaluables. Permiten a los científicos probar hipótesis en circunstancias que no pueden replicarse en entornos de laboratorio.
Esta investigación marca un avance significativo en el campo de la geofísica computacional, que mostró cómo el modelado de la escala atómica puede proporcionar información esencial sobre la educación planetaria. Subraya la necesidad de una cooperación interdisciplinaria entre la geoquímica, la física y la ciencia computacional, por lo que el camino se lanza para futuras investigaciones sobre los misterios ocultos bajo la superficie de la Tierra.
El reconocimiento del probable papel crucial del carbono en la formación del núcleo interno de la Tierra requiere una revaluación de nuestra comprensión de la ritmicia profunda. Al resolver una paradoja fundamental en la cristalización del núcleo, este trabajo une las brechas entre las observaciones sísmicas, la generación de campo magnético y la habitabilidad general de nuestro planeta. A medida que la investigación continua continúa refinando los modelos, puede ocurrir sobre la posible participación de otros elementos de luz, de modo que los factores que forman una de las estructuras geológicas más vitales de la tierra aclaran aún más. Por ahora parece que el carbono se ha convertido en una contribución previamente pasada por alto pero esencial al funcionamiento interno de nuestro planeta.
