por El interior de la Tierra está justo debajo de nosotros. Sin embargo, el acceso directo a él continúa siendo muy limitado. Los sondeos realizados con la perforación de la corteza en la búsqueda de petróleo, gas y otros recursos naturales sólo alcanzan los últimos 7 kilómetros. Esto representa una minúscula fracción del radio de la Tierra, que comprende 6.370 kilómetros.
Incluso el sondeo de Kola, un pozo de investigación super profundo, localizado en una zona remota al norte de Rusia, ha podido penetrar hasta una profundidad de 12,3 Km.
Aunque la actividad volcánica se considera una ventana al interior de la Tierra, porque hace ascender los materiales desde abajo, permite sólo un vistazo a los 200 Km más externos del planeta.
Por fortuna, los geólogos han aprendido mucho sobre la composición y estructura del planeta a través de modelos matemáticos construidos por sistemas computacionales.
La investigación por medios de ensayos de laboratorio con alta presión y alta temperatura, y de muestras del Sistema Solar (meteoritos) que impactan a la Tierra.
Además, la geofísica como brazo de investigación en las ciencias de la Tierra ha permitido a través de la interpretación sísmica, complementar esas pequeñas pistas que ayudan a un mejor entendimiento de las condiciones físicas reinantes en el interior de la Tierra. Estas interpretaciones sísmicas proporcionan a los científicos una imagen de «rayos X» del interior de la Tierra.
La Geosfera
Características de la Geosfera
Para conocer el interior de la Tierra se debe conocer el concepto de la Geosfera. La geosfera es la capa sólida de la Tierra que se extiende desde la superficie hasta el centro del planeta, a una profundidad de 6.400 Km. Esto la convierte, con mucho, en la más grande de las 4 esferas del planeta: atmósfera, biosfera, hidrósfera y geosfera.
Las características de la geosfera se mencionan a continuación:
- Se sabe que en su mayoría, la geosfera está compuesta por un 35% de Hierro, un 25% de Oxígeno y un 18% de Silicio.
- A mayor profundidad en la geosfera, mayores son su densidad, temperatura y presión. En promedio tiene una densidad de 5,51 g/cm³, llegando a los 13 g/cm³.
- El volumen promedio de la geosfera es de 1,083×10¹² Km³. Su masa es de 5,974×10²⁴ Kg.
- Esta capa se encuentra en constante cambio debido a los procesos geológicos que se originan tanto externa como internamente.
- Existen ocho placas tectónicas principales que componen la geosfera de la Tierra. Se mueven constantemente, aunque de forma muy lenta, sólo unos pocos centímetros al año.
- Las placas tectónicas flotan sobre una capa de roca fundida llamada astenósfera.
- El movimiento de los continentes se conoce como «deriva continental».
- En la geosfera ocurren procesos continuamente. Un buen ejemplo es el ciclo de las rocas, que ocurre cuando la roca se derrite, se solidifica, se erosiona, se deposita, se entierra y finalmente se recicla para volver a comenzar el ciclo.
- La temperatura de la geosfera varía considerablemente, desde unos 6.000 ºC a unos 35 ºC en superficie cerca de la corteza.
Importancia de la Geosfera
Como se ha mencionado, la geosfera es la capa sólida que conforma la estructura interna de nuestro planeta. Es de vital importancia porque cumple con diversas dinámicas y ciclos importantes que se mencionan a continuación:
- Provee de energía térmica y calorífica que proviene desde el núcleo de la Tierra, la cual viaja hacia la corteza y más allá, en la atmósfera. Esta energía calorífica es importante porque permite que ocurra vulcanismo, mantiene las condiciones ideales para que las plantas, animales y microorganismos sobrevivan en el planeta.
- La energía calorífica que proviene de la geosfera también se puede aprovechar como energía geotérmica para la generación de electricidad.
- Entre el núcleo externo y el manto existen procesos de convección que permite que se genere el campo magnético de la Tierra, la cual la protege de las tormentas solares.
- En la geosfera se dan procesos naturales y geológicos que permiten que se formen minerales, rocas, petróleo y otros recursos naturales. Estos brindan todos los materiales básicos que son aprovechados por el hombre, para la creación de herramientas y energía.
Estructura del Interior de la Tierra
De los tiempos de recorrido de las ondas sísmicas, sumados a la construcción de las primeras tablas de recorrido-tiempo, se dedujo de ellas la existencia del núcleo, en el cual las ondas tenían menor velocidad que en el manto.
Así mismo, Mohorovicic en 1909 identificó la discontinuidad que separa la corteza del manto a partir de los tiempos de arribo de 4 ondas importantes que llegaban en el siguiente orden: onda Pn con una velocidad de 7,76 Km/s, onda Pg con 5,57 Km/s, onda Sn con 4,36 Km/s y onda Sg con una velocidad de 3,36 Km/s.
Esta discontinuidad recibe el nombre de Moho y separa la corteza del manto. Gutenberg estableció en 1914 la profundidad del núcleo de 2.900 Km al presentar nuevas curvas de tiempo de recorrido para las ondas P y S a distancias entre 80º y 180º. Otros avances importantes se registraron entre 1930 y 1940, la cual estableció con precisión las tablas de velocidad de las ondas en las diferentes capas de la Tierra.
Lehmann en 1936, descubrió a través de las ondas P y PKP entre 105º y 143º (zona de sombra) un núcleo formado por dos capas diferentes: núcleo externo y núcleo interno. Desde entonces el conocimiento de la estructura del interior de la Tierra ha avanzado y continúa haciéndolo gracias a la ampliación de la red mundial de estaciones sismológicas, a la ocurrencia de sismos y al empleo de ordenadores para el tratamiento masivo de datos.
Sobre la base de estas y otras observaciones, la Tierra ha sido dividida en:
- Corteza
- Manto
- Núcleo
Posteriormente, el estudio de otros campos de la geofísica como la Gravimetría y Reología ha permitido proponer otra clasificación que considera además su composición química, temperatura, densidad y presión. Esta última divide a la Tierra en:
- Litósfera
- Astenósfera
- Mesósfera
- Núcleo Externo
- Núcleo Interno
En la Figura 1 se observa una representación esquemática de la estructura del interior de la Tierra, de acuerdo a su estructura sismológica y geofísica presentada:
Estructura Sismológica
El estudio del comportamiento de las ondas sísmicas P y S (cambio de sus velocidades al pasar a través de materiales de diferente elasticidad) durante su recorrido por el interior de la Tierra. Constituye información importante para conocer su estructura interna y que ha permitido a los sismólogos dividirla en: Corteza, Manto y Núcleo.
Corteza
Formada por rocas heterogéneas (granito y basalto) y con un espesor promedio de 35 Km en los continentes (con mayor espesor en algunas cadenas montañosas de 70 Km en sus cordilleras) y cerca de 0 Km bajo algunas áreas de los océanos Pacífico y Atlántico. En esta estructura la velocidad de las ondas varían según el tipo de roca que atraviesa. Por lo general, para la onda compresional P el promedio es de 6 Km/s (5,2 Km/s en la superficie y 6,9 Km/s en la parte inferior de la corteza).
Manto
Es una estructura compuesta por rocas básicas y ultra básicas con un espesor aproximado de 2.885 Km. La velocidad de la onda compresional P aumenta de 8,1 Km/s (debajo de la corteza) hasta 13,6 Km/s (en la base del manto). En la actualidad se le divide en manto superior y manto inferior.
Núcleo
Descrito como una esfera de hierro, cuyo espesor va de aproximadamente de 2.885 hasta 6.371 Km. El núcleo es dividido en núcleo externo fluido (no transmite ondas S) y núcleo interno sólido (transmite ondas P y S). Aquí la velocidad de la onda compresional es de 8,1 Km/s en la superficie del núcleo, aumentando hasta 11,5 Km/s en su interior.
Estructura Geofísica
Con la teoría de la tectónica de placas, en los años 1970 los geofísicos empezaron a darse cuenta que las placas tenían que ser más gruesas que solamente corteza, ya que se romperían al moverse. Así utilizando otros métodos geofísicos como la gravimetría y reología, llegaron a definir la existencia de la Litósfera, Astenósfera, Mesósfera, Núcleo Externo y Núcleo Interno.
Litósfera
Es la capa rígida formada por la corteza y la parte superior del manto con un grosor aproximado de 100 Km. La litósfera está fragmentada en una serie de placas (placas tectónicas o litosféricas) en cuyos bordes se concentran fenómenos geológicos endógenos, como el magnetismo (incluido el vulcanismo), la sismicidad o la orogénesis.
Astenósfera
Es la zona del manto terrestre que está debajo de la litósfera, aproximadamente entre 100 y 240 Km por debajo de la superficie de la Tierra. Es una capa plástica en la que la temperatura y la presión alcanzan valores que permiten que se fundan las rocas en algunos puntos. En la astenósfera existen lentos movimientos de convección que explican la deriva continental.
Además, el basalto de la astenósfera fluye por extrusión a lo largo de las dorsales oceánicas, lo cual hace que se renueve constantemente el fondo oceánico. Por su parte inferior, la astenósfera va perdiendo sus propiedades plásticas más abajo de los 350 km y progresivamente adquiere la rigidez del manto inferior hacia la profundidad de 850 Km.
Mesósfera
Es la parte del manto situada entre la astenósfera y el núcleo externo, se extiende hasta los 2.900 Km. A pesar de la extrema temperatura, la presión del peso de las capas que están por encima (litósfera y astenósfera) son lo suficientemente grande como para mantener sólido el material de la mesósfera. Su estructura es muy heterogénea con un aumento lento de la velocidad con la profundidad de 11 a 13,5 Km/s para la onda P y de 6 a 7 Km/s para la onda S.
Núcleo Externo
El núcleo externo rodea al núcleo interno y se cree que está compuesta de hierro líquido mezclado con níquel y trazas de otros elementos más ligeros. Se considera que la convección presente en esta capa, junto con la agitación causada por la rotación de la Tierra provoca la aparición del campo magnético terrestre (hipótesis de la dinamo).
Su espesor es de unos 2.300 Km, comprendidos entre los 2.900 Km y los 5.200 Km de profundidad, es de naturaleza fluida, no se propagan ondas S y en él la velocidad de las ondas P disminuye de 13,5 Km/s en la base del manto superior a 8,2 Km/s. Esta velocidad aumenta lentamente de forma que el punto más profundo del núcleo externo, la velocidad es de 10,3 Km/s.
Núcleo Interno
Tiene un espesor de 1.370 Km y es de naturaleza sólida debido a que existen enormes presiones (de 3 a 3,5 millones de atmósferas). En el núcleo interno, el hierro y el níquel se comporten como sólidos. La velocidad de las ondas P en su interior es de 11,3 Km/s y prácticamente constante. Las ondas S en el núcleo interno tienen una velocidad de 3,8 Km/s.
A partir de los recientes datos sísmicos parece concluirse que ese núcleo interno sólido férrico es anisotrópico. No se comporta del mismo modo en todas las direcciones, aunque ello se ha asociado a orientaciones preferentes de los cristales férricos.
La situación todavía permanece sin explicación convincente, aunque posiblemente ello pueda tener relevancia respecto al comportamiento geodinámico magnético de la Tierra.
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