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Estructura interna de la Tierra

Sección transversal geológica de la Tierra, que muestra su estructura interna, la atmósfera y la hidrosfera .

La estructura interna de la Tierra son las capas de la Tierra , excluyendo su atmósfera y su hidrosfera . La estructura consta de una corteza sólida exterior de silicato , una astenosfera altamente viscosa y un manto sólido , un núcleo exterior líquido cuyo flujo genera el campo magnético de la Tierra y un núcleo interior sólido .

El conocimiento científico de la estructura interna de la Tierra se basa en observaciones de topografía y batimetría , observaciones de rocas en afloramientos , muestras traídas a la superficie desde mayores profundidades por volcanes o actividad volcánica, análisis de las ondas sísmicas que atraviesan la Tierra, mediciones de la campos gravitacionales y magnéticos de la Tierra, y experimentos con sólidos cristalinos a presiones y temperaturas características del interior profundo de la Tierra.

Propiedades globales

"Nota: En el modelo de condrita (1), se supone que el elemento ligero en el núcleo es Si. El modelo de condrita (2) es un modelo de composición química del manto correspondiente al modelo de núcleo que se muestra en el modelo de condrita (1). " [1]

ver título
Una fotografía de la Tierra tomada por la tripulación del Apolo 17 en 1972. Una versión procesada se hizo ampliamente conocida como La Canica Azul . [2] [3]

Las medidas de la fuerza ejercida por la gravedad de la Tierra se pueden utilizar para calcular su masa . Los astrónomos también pueden calcular la masa de la Tierra observando el movimiento de los satélites en órbita . La densidad promedio de la Tierra se puede determinar mediante experimentos gravimétricos, que históricamente han involucrado péndulos . La masa de la Tierra es aproximadamente6 × 10 24kg .  _ [4] La densidad media de la Tierra es5,515  g/ cm3 . [5]

Capas

La estructura de la Tierra se puede definir de dos maneras: mediante propiedades mecánicas, como la reología , o químicamente. Mecánicamente, se puede dividir en litosfera , astenosfera , manto mesosférico , núcleo externo y núcleo interno . Químicamente, la Tierra se puede dividir en corteza, manto superior, manto inferior, núcleo externo y núcleo interno. [6] Las capas componentes geológicas de la Tierra se encuentran a profundidades cada vez mayores debajo de la superficie: [6] : 146 

Corteza y litosfera

Mapa de las placas tectónicas de la Tierra.
Las placas principales de la Tierra , que son:

La corteza terrestre tiene una profundidad de entre 5 y 70 kilómetros (3,1 a 43,5 millas) [7] y es la capa más externa. [8] Las partes delgadas son la corteza oceánica , que se encuentra debajo de las cuencas oceánicas (5 a 10 km) y es rica en máfico [9] ( mineral denso de silicato de hierro y magnesio o roca ígnea ). [10] La corteza más gruesa es la corteza continental , que es menos densa [11] y rica en félsico (rocas ígneas ricas en elementos que forman feldespato y cuarzo ). [12] Las rocas de la corteza se dividen en dos categorías principales: sial (silicato de aluminio) y sima (silicato de magnesio). [13] Se estima que sima comienza a unos 11 km por debajo de la discontinuidad de Conrad , [14] aunque la discontinuidad no es distinta y puede estar ausente en algunas regiones continentales. [15]

La litosfera de la Tierra está formada por la corteza y el manto superior . [16] El límite corteza-manto se produce como dos fenómenos físicamente diferentes. La discontinuidad de Mohorovičić es un cambio distintivo de la velocidad de la onda sísmica . Esto se debe a un cambio en la densidad de la roca [17] – Inmediatamente por encima del Moho, las velocidades de las ondas sísmicas primarias ( onda P ) son consistentes con las del basalto (6,7–7,2 km/s), y por debajo son similares a aquellos a través de peridotita o dunita (7,6–8,6 km/s). [18] En segundo lugar, en la corteza oceánica, existe una discontinuidad química entre los acumulados ultramáficos y las harzburgitas tectonizadas , que se ha observado desde partes profundas de la corteza oceánica que se han obducido a la corteza continental y se han conservado como secuencias de ofiolitas . [ se necesita aclaración ]

Muchas rocas que forman la corteza terrestre se formaron hace menos de 100 millones de años ; sin embargo, los granos minerales más antiguos conocidos tienen alrededor de 4.400 millones de años , lo que indica que la Tierra ha tenido una corteza sólida durante al menos 4.400 millones de años. [19]

Manto

La corteza y el manto de la Tierra, discontinuidad de Mohorovičić entre el fondo de la corteza y el manto superior sólido

El manto de la Tierra se extiende hasta una profundidad de 2.890 km (1.800 millas), lo que lo convierte en la capa más gruesa del planeta. [20] [Esto es el 45% del radio de 6.371 km (3.959 millas) y el 83,7% del volumen; el 0,6% del volumen es la corteza]. El manto se divide en manto superior e inferior [21] separados por una zona de transición . [22] La parte más baja del manto junto al límite entre el núcleo y el manto se conoce como capa D″ (D-double-prime). [23] La presión en el fondo del manto es ≈140 G Pa (1,4 M atm ). [24] El manto está compuesto de rocas de silicato más ricas en hierro y magnesio que la corteza suprayacente. [25] Aunque es sólido, el material de silicato extremadamente caliente del manto puede fluir en escalas de tiempo muy largas. [26] La convección del manto impulsa el movimiento de las placas tectónicas en la corteza. La fuente de calor que impulsa este movimiento es la desintegración de los isótopos radiactivos en la corteza y el manto de la Tierra combinados con el calor inicial de la formación del planeta. [27]

Debido al aumento de la presión en las profundidades del manto, la parte inferior fluye con menos facilidad, aunque los cambios químicos dentro del manto también pueden ser importantes. La viscosidad del manto oscila entre 10 21 y 10 24 pascales-segundo , aumentando con la profundidad. [28] En comparación, la viscosidad del agua a 300 K (27 °C; 80 °F) es 0,89 milipascal-segundo [29] y el paso es (2,3 ± 0,5) × 10 8 pascal-segundo. [30]

Centro

Un diagrama de la geodinamo y el campo magnético de la Tierra, que podría haber sido impulsado en la historia temprana de la Tierra por la cristalización de óxido de magnesio, dióxido de silicio y óxido de hierro (II). La convección del núcleo externo de la Tierra se muestra junto a las líneas del campo magnético.
Un diagrama de la geodinamo y el campo magnético de la Tierra, que podrían haber sido impulsados ​​en la historia temprana de la Tierra por la cristalización de óxido de magnesio , dióxido de silicio y óxido de hierro (II).

El núcleo externo de la Tierra es una capa fluida de aproximadamente 2260 km (1400 millas) de altura (es decir, la distancia desde el punto más alto al punto más bajo en el borde del núcleo interno) [36% del radio de la Tierra, 15,6% del volumen] y compuesto principalmente de hierro y níquel que se encuentra sobre el núcleo interno sólido de la Tierra y debajo de su manto . [31] Su límite exterior se encuentra a 2.890 km (1.800 millas) debajo de la superficie de la Tierra. La transición entre el núcleo interno y el núcleo externo se encuentra aproximadamente a 5.150 km (3.200 millas) debajo de la superficie de la Tierra. El núcleo interno de la Tierra es la capa geológica más interna del planeta Tierra . Es principalmente una bola sólida con un radio de aproximadamente 1220 km (760 millas), que es aproximadamente el 19% del radio de la Tierra [0,7% del volumen] o el 70% del radio de la Luna . [32] [33]

El núcleo interno fue descubierto en 1936 por Inge Lehmann y generalmente está compuesto principalmente de hierro y algo de níquel . Dado que esta capa es capaz de transmitir ondas transversales (ondas sísmicas transversales), debe ser sólida. En ocasiones, la evidencia experimental ha sido inconsistente con los modelos cristalinos actuales del núcleo. [34] Otros estudios experimentales muestran una discrepancia bajo alta presión: los estudios de yunque de diamante (estático) a presiones del núcleo arrojan temperaturas de fusión que son aproximadamente 2000 K inferiores a las de los estudios de láser de choque (dinámicos). [35] [36] Los estudios con láser crean plasma, [37] y los resultados sugieren que las condiciones restrictivas del núcleo interno dependerán de si el núcleo interno es un sólido o es un plasma con la densidad de un sólido. Esta es un área de investigación activa.

En las primeras etapas de la formación de la Tierra, hace unos 4.600 millones de años, el derretimiento habría provocado que sustancias más densas se hundieran hacia el centro en un proceso llamado diferenciación planetaria (véase también la catástrofe del hierro ), mientras que los materiales menos densos habrían migrado a la corteza . Por lo tanto, se cree que el núcleo está compuesto en gran parte por hierro (80%), junto con níquel y uno o más elementos ligeros, mientras que otros elementos densos, como el plomo y el uranio , son demasiado raros para ser significativos o tienden a unirse a elementos más ligeros. elementos y así permanecen en la corteza (ver materiales félsicos ). Algunos han argumentado que el núcleo interno puede tener la forma de un único cristal de hierro . [38] [39]

En condiciones de laboratorio, se sometió una muestra de aleación de hierro y níquel a presiones similares a las de un núcleo sujetándola con un tornillo de banco entre dos puntas de diamante ( celda de yunque de diamante ) y luego calentándola a aproximadamente 4000 K. La muestra se observó con rayos X y Apoyó firmemente la teoría de que el núcleo interno de la Tierra estaba formado por cristales gigantes que se extendían de norte a sur. [40] [41]

La composición de la Tierra tiene grandes similitudes con la de ciertos meteoritos de condritas , e incluso con algunos elementos de la parte exterior del Sol. [42] [43] A partir de 1940, los científicos, incluido Francis Birch , construyeron la geofísica sobre la premisa de que la Tierra es como condritas ordinarias, el tipo más común de meteorito observado impactando la Tierra. Esto ignora las condritas de enstatita menos abundantes , que se formaron con oxígeno disponible extremadamente limitado, lo que llevó a que ciertos elementos normalmente oxifílicos existan parcial o totalmente en la porción de aleación que corresponde al núcleo de la Tierra. [ cita necesaria ]

La teoría del dínamo sugiere que la convección en el núcleo externo, combinada con el efecto Coriolis , da lugar al campo magnético de la Tierra . El núcleo interno sólido está demasiado caliente para mantener un campo magnético permanente (ver temperatura de Curie ), pero probablemente actúa para estabilizar el campo magnético generado por el núcleo externo líquido. Se estima que el campo magnético promedio en el núcleo externo de la Tierra mide 2,5 militeslas (25 gauss), 50 veces más fuerte que el campo magnético en la superficie. [44]

Sismología

Las capas de la Tierra se han inferido indirectamente utilizando el tiempo de viaje de las ondas sísmicas refractadas y reflejadas creadas por los terremotos. El núcleo no permite que las ondas de corte lo atraviesen, mientras que la velocidad de desplazamiento ( velocidad sísmica ) es diferente en otras capas. Los cambios en la velocidad sísmica entre diferentes capas causan refracción debido a la ley de Snell , como la luz que se curva cuando pasa a través de un prisma. Asimismo, los reflejos son causados ​​por un gran aumento en la velocidad sísmica y son similares a la luz reflejada en un espejo.

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

enlaces externos