Capa fluida compuesta principalmente de hierro y níquel entre el núcleo interno sólido de la Tierra y su manto.
El núcleo externo de la Tierra es una capa fluida de aproximadamente 2260 km (1400 millas) de espesor, compuesta principalmente de hierro y níquel que se encuentra sobre el núcleo interno sólido de la Tierra y debajo de su manto . [1] [2] [3] El núcleo externo comienza aproximadamente a 2.889 km (1.795 millas) debajo de la superficie de la Tierra en el límite entre el núcleo y el manto y termina a 5.150 km (3.200 millas) debajo de la superficie de la Tierra en el límite del núcleo interno. [4]
Propiedades
El núcleo exterior de la Tierra es líquido , a diferencia de su núcleo interior , que es sólido. [5] La evidencia de un núcleo externo fluido incluye la sismología que muestra que las ondas de corte sísmicas no se transmiten a través del núcleo externo. [6] Aunque tiene una composición similar al núcleo interno sólido de la Tierra, el núcleo externo permanece líquido ya que no hay suficiente presión para mantenerlo en estado sólido.
Las inversiones sísmicas de las ondas corporales y los modos normales limitan el radio del núcleo externo a 3483 km con una incertidumbre de 5 km, mientras que el del núcleo interno es de 1220 ± 10 km. [7] : 94
Las estimaciones para la temperatura del núcleo externo son aproximadamente 3000 a 4500 K (2700 a 4200 °C; 4900 a 7600 °F) en su región exterior y 4000 a 8000 K (3700 a 7700 °C; 6700 a 14 000 °F) cerca el núcleo interno. [8] Los modelos han demostrado que el núcleo externo, debido a su alta temperatura, es un fluido de baja viscosidad que convecta turbulentamente . [8] La teoría de la dinamo considera las corrientes parásitas en el fluido de níquel-hierro del núcleo externo como la fuente principal del campo magnético de la Tierra . Se estima que la intensidad media del campo magnético en el núcleo externo de la Tierra es de 2,5 militesla , 50 veces más fuerte que el campo magnético en la superficie. [9] [10]
A medida que el núcleo de la Tierra se enfría, el líquido en el límite interno del núcleo se congela, lo que hace que el núcleo interno sólido crezca a expensas del núcleo externo, a una tasa estimada de 1 mm por año. Esto equivale a aproximadamente 80.000 toneladas de hierro por segundo. [11]
Elementos ligeros del núcleo exterior de la Tierra.
La variedad de elementos ligeros presentes en el núcleo externo de la Tierra está limitada en parte por la acreción de la Tierra . [16] Es decir, los elementos ligeros contenidos deben haber sido abundantes durante la formación de la Tierra, deben poder dividirse en hierro líquido a bajas presiones y no deben volatilizarse ni escapar durante el proceso de acreción de la Tierra. [14] [16]
condritas CI
Se cree que los meteoritos condríticos de CI contienen los mismos elementos formadores de planetas en las mismas proporciones que en el Sistema Solar temprano , [14] por lo que las diferencias entre los meteoritos de CI y BSE pueden proporcionar información sobre la composición de elementos ligeros del núcleo externo de la Tierra. [20] [14] Por ejemplo, el agotamiento del silicio en BSE en comparación con los meteoritos CI puede indicar que el silicio fue absorbido por el núcleo de la Tierra; sin embargo, todavía es posible una amplia gama de concentraciones de silicio en el núcleo exterior e interior de la Tierra. [14] [21] [22]
Implicaciones para la historia de la acreción y la formación del núcleo de la Tierra
Unas restricciones más estrictas sobre las concentraciones de elementos ligeros en el núcleo externo de la Tierra proporcionarían una mejor comprensión de la historia de acreción y formación del núcleo de la Tierra . [14] [19] [23]
Consecuencias para la acreción de la Tierra
Los modelos de acreción de la Tierra podrían probarse mejor si tuviéramos mejores restricciones sobre las concentraciones de elementos ligeros en el núcleo externo de la Tierra. [14] [23] Por ejemplo, los modelos de acreción basados en la partición de elementos núcleo-manto tienden a soportar protoTierras construidas a partir de material reducido, condensado y libre de volátiles, [14] [19] [23] a pesar de la posibilidad de que los elementos oxidados El material del Sistema Solar exterior se fue acumulando hacia la conclusión de la acreción de la Tierra . [14] [19] Si pudiéramos limitar mejor las concentraciones de hidrógeno , oxígeno y silicio en el núcleo externo de la Tierra, los modelos de acreción de la Tierra que coincidan con estas concentraciones probablemente limitarían mejor la formación de la Tierra. [14]
Consecuencias para la formación del núcleo de la Tierra
El agotamiento de los elementos siderófilos en el manto de la Tierra en comparación con los meteoritos condríticos se atribuye a reacciones de silicato metálico durante la formación del núcleo de la Tierra. [24] Estas reacciones dependen del oxígeno , el silicio y el azufre , [14] [25] [24] por lo que mejores restricciones sobre las concentraciones de estos elementos en el núcleo externo de la Tierra ayudarán a dilucidar las condiciones de formación del núcleo de la Tierra . [14] [23] [25] [24] [26]
En otro ejemplo, la posible presencia de hidrógeno en el núcleo externo de la Tierra sugiere que la acumulación de agua en la Tierra [14] [27] [28] no se limitó a las etapas finales de la acumulación de la Tierra [23] y que el agua puede haber sido absorbida en "Metales formadores de núcleos a través de un océano de magma hidratado" . [14] [29]
Implicaciones para el campo magnético de la Tierra
El campo magnético de la Tierra es impulsado por la convección térmica y también por la convección química, la exclusión de los elementos ligeros del núcleo interno, que flotan hacia arriba dentro del núcleo externo fluido mientras los elementos más densos se hunden. [17] [30] Esta convección química libera energía gravitacional que luego está disponible para alimentar la geodinamo que produce el campo magnético de la Tierra. [30] Las eficiencias de Carnot con grandes incertidumbres sugieren que la convección térmica y composicional contribuyen alrededor del 80 por ciento y el 20 por ciento respectivamente al poder de la geodinamo de la Tierra. [30] Tradicionalmente se pensaba que antes de la formación del núcleo interno de la Tierra , la geodinamo de la Tierra era impulsada principalmente por convección térmica. [30] Sin embargo, afirmaciones recientes de que la conductividad térmica del hierro a temperaturas y presiones centrales es mucho mayor de lo que se pensaba anteriormente implican que el enfriamiento del núcleo se produjo en gran medida por conducción y no por convección, lo que limita la capacidad de la convección térmica para impulsar la geodinamo. [14] [17] Este enigma se conoce como la nueva "paradoja central". [14] [17] Un proceso alternativo que podría haber sostenido la geodinamo de la Tierra requiere que el núcleo de la Tierra haya estado inicialmente lo suficientemente caliente como para disolver oxígeno , magnesio , silicio y otros elementos ligeros. [17] A medida que el núcleo de la Tierra comenzara a enfriarse, se sobresaturaría con estos elementos ligeros que luego precipitarían en el manto inferior formando óxidos que conducirían a una variante diferente de convección química. [14] [17]
El campo magnético generado por el flujo del núcleo es esencial para proteger la vida de la radiación interplanetaria y evitar que la atmósfera se disipe con el viento solar . La tasa de enfriamiento por conducción y convección es incierta, [31] pero una estimación es que no se esperaría que el núcleo se congelara hasta dentro de aproximadamente 91 mil millones de años, mucho después de que se espera que el Sol se expanda y esterilice la superficie del Sol. planeta, y luego quemarse. [32] [ se necesita una mejor fuente ]
Referencias
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