¿Cómo el interior de la Tierra se ha mantenido tan caliente como el Sol por miles de millones de años?

Nuestra Tierra está estructurada como una cebolla: es una capa tras otra.

Comenzando de arriba hacia abajo, está la corteza, que incluye la superficie sobre la que caminas; luego, más abajo, el manto, en su mayor parte de roca sólida; luego, aún más profundo, el núcleo exterior, hecho de hierro líquido; y finalmente, el núcleo interno, hecho de hierro sólido y con un radio que es el 70% del tamaño de la Luna. Cuanto más profundo se sumerge, más caliente se vuelve: partes del núcleo están tan calientes como la superficie del Sol.

Viaje al centro de la Tierra

Como profesor de ciencias terrestres y planetarias , estudio el interior de nuestro mundo. Así como un médico puede usar una técnica llamada ecografía para tomar imágenes de las estructuras internas de su cuerpo con ondas de ultrasonido, los científicos usan una técnica similar para obtener imágenes de las estructuras internas de la Tierra. Pero en lugar de ultrasonido, los geocientíficos usan ondas sísmicas, ondas de sonido producidas por terremotos.

En la superficie de la Tierra, se ve suciedad, arena, hierba y pavimento, por supuesto. Las vibraciones sísmicas revelan lo que hay debajo : rocas, grandes y pequeñas. Todo esto es parte de la corteza, que puede descender hasta 20 millas (30 kilómetros); flota encima de la capa llamada manto.

La parte superior del manto normalmente se mueve junto con la corteza. Juntos, se denominan litosfera , que tiene un grosor promedio de aproximadamente 60 millas (100 kilómetros), aunque puede ser más grueso en algunos lugares.

La litosfera se divide en varios bloques grandes llamados placas . Por ejemplo, la placa del Pacífico está debajo de todo el Océano Pacífico y la placa de América del Norte cubre la mayor parte de América del Norte. Las placas son como piezas de un rompecabezas que encajan aproximadamente entre sí y cubren la superficie de la Tierra.

Las placas no son estáticas; en cambio, se mueven. A veces es la fracción más pequeña de pulgadas durante un período de años. Otras veces, hay más movimiento y es más repentino. Este tipo de movimiento es lo que desencadena terremotos y erupciones volcánicas.

Además, el movimiento de las placas es un factor crítico, y probablemente esencial, que impulsa la evolución de la vida en la Tierra, porque las placas en movimiento cambian el medio ambiente y obligan a la vida a adaptarse a nuevas condiciones .

El movimiento de las placas requiere un manto caliente. Y, de hecho, a medida que se profundiza en la Tierra, la temperatura aumenta.

En la parte inferior de las placas, a unas 60 millas (100 kilómetros) de profundidad, la temperatura es de unos 2400 grados Fahrenheit (1300 grados Celsius).

Para cuando llegas al límite entre el manto y el núcleo exterior, que está a 2.900 kilómetros (1.800 millas) hacia abajo, la temperatura es de casi 2.700 C (5.000 F).

Luego, en el límite entre los núcleos externo e interno, la temperatura se duplica, a casi 10,800 F (más de 6,000 C). Esa es la parte que está tan caliente como la superficie del Sol . A esa temperatura, prácticamente todo (metales, diamantes, seres humanos) se vaporiza en gas. Pero debido a que el núcleo está a una presión tan alta en lo profundo del planeta, el hierro que lo compone permanece líquido o sólido.

¿De dónde viene todo ese calor?

No es del Sol. Mientras nos calienta a nosotros y a todas las plantas y animales en la superficie de la Tierra, la luz del sol no puede penetrar a través de millas del interior del planeta.

En cambio, hay dos fuentes. Uno es el calor que la Tierra heredó durante su formación hace 4.500 millones de años. La Tierra se formó a partir de la nebulosa solar , una gigantesca nube gaseosa, en medio de interminables colisiones y fusiones entre pedacitos de roca y escombros llamados planetesimales . Este proceso tomó decenas de millones de años.

Durante esas colisiones se produjo una enorme cantidad de calor, suficiente para derretir toda la Tierra. Aunque parte de ese calor se perdió en el espacio, el resto quedó encerrado dentro de la Tierra, donde gran parte permanece incluso hoy.

La otra fuente de calor: la descomposición de los isótopos radiactivos, distribuidos por todas partes en la Tierra.

Para entender esto, primero imagine un elemento como una familia con isótopos como sus miembros . Cada átomo de un elemento dado tiene el mismo número de protones, pero los diferentes primos isotópicos tienen un número variable de neutrones.

Los isótopos radiactivos no son estables. Liberan un flujo constante de energía que se convierte en calor. El potasio-40, el torio-232, el uranio-235 y el uranio-238 son cuatro de los isótopos radiactivos que mantienen caliente el interior de la Tierra.

Algunos de esos nombres pueden sonarle familiares. El uranio-235, por ejemplo, se utiliza como combustible en centrales nucleares . La Tierra no corre peligro de quedarse sin estas fuentes de calor: aunque la mayor parte del uranio-235 y el potasio-40 originales se han ido , hay suficiente torio-232 y uranio-238 para miles de millones de años más.

Junto con el núcleo caliente y el manto, estos isótopos liberadores de energía proporcionan el calor para impulsar el movimiento de las placas.

Sin calor, sin movimiento de placas, sin vida

Incluso ahora, las placas en movimiento siguen cambiando la superficie de la Tierra, creando constantemente nuevas tierras y nuevos océanos durante millones y miles de millones de años . Las placas también afectan la atmósfera en escalas de tiempo similares.

Pero sin el calor interno de la Tierra, las placas no se habrían movido. La Tierra se habría enfriado. Nuestro mundo probablemente habría sido inhabitable. No estarías aquí.

Piensa en eso, la próxima vez que sientas la Tierra bajo tus pies.

* Shichun Huang, Profesor Asociado de Ciencias Planetarias y de la Tierra, Universidad de Tennessee