La luz de sincrotr¨®n informa sobre el interior de la Tierra

La luz de sincrotr¨®n ha permitido revelar nuevos datos sobre los movimientos de la Tierra. Un equipo de cient¨ªficos de instituciones de cuatro pa¨ªses y diferentes especialidades ha estudiado en el sincrotr¨®n europeo ESRF (una gran instalaci¨®n en la ciudad francesa de Grenoble en la que se someten materiales a este tipo de radiaci¨®n) muestras sometidas a condiciones extremas de presi¨®n y temperatura, similares a las que se encuentran en el l¨ªmite entre el n¨²cleo y el manto terrestres.

La composici¨®n y las propiedades de esta interfaz (denominada capa D) pueden explicar algunos extra?os efectos descubiertos recientemente relativos a la nutaci¨®n de la Tierra (peque?as variaciones en la posici¨®n del eje de rotaci¨®n terrestre), informa ESRF. El art¨ªculo correspondiente se public¨® la pasada semana en la revista Nature.

El punto de partida de los cient¨ªficos (de Suecia, Alemania, Rusia y Francia) fue el estudio del interior de la Tierra. La frontera entre el n¨²cleo met¨¢lico (compuesto fundamentalmente de hierro), que es l¨ªquido, y el manto (compuesto sobre todo por ¨®xido de silicio -s¨ªlice-), que es s¨®lido, es objeto de gran inter¨¦s cient¨ªfico. Este l¨ªmite se caracteriza por bruscos cambios en la densidad, en la velocidad a la que propagan las ondas s¨ªsmicas, en la conductividad el¨¦ctrica y en la composici¨®n qu¨ªmica.

Para conseguir conocer la composici¨®n y propiedades de la capa D hay que comprender las reacciones qu¨ªmicas entre el hierro en estado l¨ªquido y los complejos ¨®xidos de magnesio, hierro, silicio y aluminio del manto inferior. Los experimentos son dif¨ªciles debido a las muy elevadas presiones (m¨¢s de 1,4 millones de atm¨®sferas) y temperaturas (m¨¢s de 3.000 grados cent¨ªgrados) que reinan en esta regi¨®n del interior de la Tierra. En el sincrotr¨®n, los cient¨ªficos estudiaron la interacci¨®n entre el hierro y la s¨ªlice en las mismas condiciones de presi¨®n y temperatura.

Reacciones

En primer lugar, los cient¨ªficos reprodujeron las condiciones existentes cuando se form¨® el n¨²cleo terrestre, a una presi¨®n inferior a 400.000 atm¨®sferas. En estos experimentos encontraron que el hierro y la s¨ªlice reaccionan formando ¨®xido de hierro y una aleaci¨®n de hierro y silicio. Al aumentar la presi¨®n, sin embargo, el hierro y la s¨ªlice no reaccionan y las aleaciones de ambos metales se disocian en hierro casi puro y un compuesto de ambos que es conductor a altas presiones.

La presencia de este compuesto en la base del manto podr¨ªa explicar la muy alta conductividad el¨¦ctrica de esta regi¨®n y ser la clave para la comprensi¨®n de algunos aspectos de los movimientos de la Tierra. La rotaci¨®n de la Tierra sobre su eje sufre el influjo del Sol y de la Luna, como la nutaci¨®n o peque?os cambios en la posici¨®n del eje de rotaci¨®n. Recientemente se ha comprobado que la amplitud de la nutaci¨®n no est¨¢ en fase con la fuerza de marea producida por ambos cuerpos celestes. Esta sorprendente observaci¨®n puede deberse a la alta conductividad el¨¦ctrica de la capa D, por la presencia de este compuesto.

El ESRF es un acelerador con 30 l¨ªneas para uso p¨²blico en las que realizar investigaciones sobre materiales, incluidos los biol¨®gicos, con aplicaciones en ¨¢reas tan diversas como la medicina, la electr¨®nica o la qu¨ªmica.