El centre de la Terra és 1.000 graus més calent del que es pensava

Científics han determinat que latemperaturaa prop delcentre de la Terraés de 6.000 graus Celsius, és a dir, 1.000 graus més calent que en un experiment anterior de fa 20 anys. Aquests mesuraments confirmen models geofísics que la diferència de temperatura entre el nucli sòlid i la capa superior ha de tenir almenys 1.500 graus per explicar per què la Terra té uncamp magnètic.

L'equip d'investigació, dirigit per Agnes Dewaele de l'organització nacional francesa d'investigació tecnològica CEA, juntament amb membres del Centre Nacional Francès per a la Recerca Científica (CNRS, en la sigla en francès) i el Fons Europeu de Radiació Sincrotró (ESRF, en la sigla en anglès) de Grenoble (França) i les conclusions del qual es publiquen aquest divendres a la revista 'Science', va ser capaç fins i tot d'establir per què en l'experiment anterior s'havia produït una xifra de menys temperatura.

El nucli de la Terra es compon principalment d'una esfera de ferro líquid a temperatures superiors a 4.000 graus i pressions de més d'1,3 milions d'atmosferes. En aquestes condicions, el ferro és tan líquid com l'aigua als oceans i només al centre de la Terra és on la pressió i l'augment de la temperatura són encara més alts, motiu pel qual el ferro líquid se solidifica.

L'anàlisi d'un terratrèmol que provoca ones sísmiques que passen a través de la Terra ens diu el gruix dels nuclis sòlids i líquids i, fins i tot, la forma com la pressió a la Terra augmenta amb la profunditat. No obstant, aquestes ones no proporcionen informació sobre la temperatura, que té una influència important en el moviment de material dins del nucli líquid i la capa sòlida anterior.

Moviments tèrmics

De fet, la diferència de temperatura entre el mantell i el nucli és el principal impulsor dels moviments tèrmics de gran escala, cosa que unida a la rotació de la Terra, actua com una dinamo i genera el camp magnètic de la Terra. El perfil de temperatura a través de l'interior de la Terra també apuntala els models geofísics que expliquen la creació i la intensa activitat dels volcans candents com els de les illes de Hawaii (Estats Units) o La Réunion (França).

Per generar una imatge precisa del perfil de temperatura al centre de la Terra, els científics poden observar el punt de fusió del ferro a diferents pressions al laboratori, utilitzant una cèl·lula enclusa de diamant per comprimir mostres de la mida d'una partícula a les pressions de diversos milions d'atmosferes i feixos de làser de gran abast per escalfar-les a 4.000 o fins i tot 5.000 graus centígrads.

"En la pràctica, molts reptes experimentals s'han de complir --explica Agnes Dewaele de CEA-- com que la mostra de ferro ha d'estar aïllada tèrmicament i que no s'ha de permetre que químicament reaccioni amb l'entorn. Fins i tot si una mostra arriba a les temperatures extremes i pressions del centre de la Terra, només ho farà per una qüestió de segons. En aquest curt període de temps, és extremadament difícil determinar si s'ha començat a fondre o segueix sent sòlida".

Raigs X

Aquí és on els raigs X entren en joc. "Hem desenvolupat una nova tècnica en la qual un intens feix de raigs X del sincrotró pot sondejar una mostra i deduir si és sòlida, líquida o parcialment fosa en només un segon, utilitzant un procés conegut com a difracció", subratlla Mohamed Mezouar des de l'ESRF, per qui això és "prou curt" per mantenir la temperatura i la pressió constant, i alhora, evitar qualsevol reacció química.

Els científics van determinar experimentalment el punt de fusió del ferro de fins a 4.800 graus Celsius i 2,2 milions d'atmosferes de pressió, i després van fer servir un mètode d'extrapolació per determinar que en 3,3 milions d'atmosferes, la pressió a la frontera entre el nucli líquid i sòlid, la temperatura seria de 6000 + / - 500 graus. Aquest valor extrapolat podria canviar lleugerament si el ferro se sotmet a una transició de fase desconeguda entre la mesura i els valors extrapolats.

Efectes de recristal·lització

Notícies relacionades

El Rei presideix a Barcelona l’entrega dels Premios Nacionales de Investigación: «Amb el talent científic per si sol no n’hi ha prou: fa falta suport»

«L’enginyeria social, o l’art de l’engany, afecta a tots els col·lectius per igual»

Quan els científics van escanejar a través de l'àrea de pressions i temperatures, van observar per què Reinhard Boehler, llavors al MPI de Química a Mainz (Alemanya), va donar el 1993 uns valors del voltant de 1.000 graus per sota. A partir dels 2.400 graus, apareixen efectes de recristal·lització a la superfície de les mostres de ferro, cosa que porta als canvis dinàmics de l'estructura cristal·lina del ferro sòlid. L'experiment de fa 20 anys utilitza una tècnica òptica per determinar si les mostres eren sòlides o foses, i és altament probable que l'observació de la recristal·lització a la superfície es va interpretar com a fusió.

"Per descomptat, estem molt satisfets que el nostre experiment validi millors teories actuals sobre la transferència de calor des del nucli de la Terra i la generació del camp magnètic de la Terra. Espero que en un futur no gaire llunyà puguem reproduir al laboratori, i investigar amb raigs X de sincrotró, tots els estats de la matèria a l'interior de la Terra", diu al final Agnes Dewaele.