Traducido por el equipo de Sott.net

Investigadores de la ETH Zurich han demostrado en el laboratorio lo bien que conduce el calor un mineral común en el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra. Esto les hace sospechar que el calor de la Tierra puede disiparse antes de lo que se pensaba.
Earth's Interior
La evolución de nuestra Tierra es la historia de su enfriamiento: Hace 4.500 millones de años, en la superficie de la joven Tierra reinaban temperaturas extremas y estaba cubierta por un profundo océano de magma. A lo largo de millones de años, la superficie del planeta se enfrió hasta formar una corteza frágil. Sin embargo, la enorme energía térmica que emanaba del interior de la Tierra puso en marcha procesos dinámicos, como la convección del manto, la tectónica de placas y el vulcanismo.

Sin embargo, todavía no se ha respondido a la pregunta de a qué velocidad se ha enfriado la Tierra y cuánto tiempo ha tardado este enfriamiento en curso en producir los procesos antes mencionados impulsados por el calor a una parada.

Una posible respuesta puede estar en la conductividad térmica de los minerales que forman el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra.

Esta capa límite es relevante porque es aquí donde la roca viscosa del manto terrestre está en contacto directo con el fundido caliente de hierro y níquel del núcleo exterior del planeta. El gradiente de temperatura entre las dos capas es muy pronunciado, por lo que es posible que fluya mucho calor por aquí. La capa límite está formada principalmente por el mineral bridgmanita. Sin embargo, a los investigadores les resulta difícil estimar la cantidad de calor que este mineral conduce desde el núcleo de la Tierra hasta el manto porque la verificación experimental es muy difícil.

Ahora, el profesor de la ETH Motohiko Murakami y sus colegas del Carnegie Institution for Science han desarrollado un sofisticado sistema de medición que les permite medir la conductividad térmica de la bridgmanita en el laboratorio, en las condiciones de presión y temperatura que prevalecen en el interior de la Tierra. Para las mediciones, utilizaron un sistema de medición de la absorción óptica recientemente desarrollado en una unidad de diamante calentada con un láser pulsado.
Measuring Device
© Murakami M, et al, 2021
Dispositivo de medición para determinar la conductividad térmica de la bridgmanita bajo alta presión y temperatura extrema.
"Este sistema de medición nos permitió demostrar que la conductividad térmica de la bridgmanita es aproximadamente 1,5 veces mayor de lo que se suponía", afirma Murakami. Esto sugiere que el flujo de calor desde el núcleo hacia el manto es también mayor de lo que se pensaba. Un mayor flujo de calor, a su vez, aumenta la convección del manto y acelera el enfriamiento de la Tierra. Esto puede hacer que la tectónica de placas, que se mantiene en marcha gracias a los movimientos convectivos del manto, se desacelere más rápido de lo que los investigadores esperaban basándose en los valores anteriores de conducción de calor.

Murakami y sus colegas también han demostrado que el rápido enfriamiento del manto cambia las fases minerales estables en el límite entre el núcleo y el manto. Cuando se enfría, la bridgmanita se convierte en el mineral post-perovskita. Pero en cuanto la posperovskita aparezca en el límite entre el núcleo y el manto y comience a dominar, el enfriamiento del manto podría acelerarse aún más, estiman los investigadores, ya que este mineral conduce el calor de forma aún más eficiente que la bridgmanita.

"Nuestros resultados podrían darnos una nueva perspectiva sobre la evolución de la dinámica de la Tierra. Sugieren que la Tierra, al igual que los otros planetas rocosos Mercurio y Marte, se está enfriando y volviéndose inactiva mucho más rápido de lo esperado", explica Murakami.

Sin embargo, no puede decir cuánto tiempo tardarán, por ejemplo, en detenerse las corrientes de convección en el manto. "Todavía no sabemos lo suficiente sobre este tipo de eventos como para precisar su tiempo". Para ello es necesario comprender mejor cómo funciona la convección del manto en términos espaciales y temporales. Además, los científicos tienen que aclarar cómo afecta a la dinámica del manto la desintegración de elementos radiactivos en el interior de la Tierra, una de las principales fuentes de calor.
Referencia

Murakami M, Goncharov A, Miyajima N, Yamazaki D, Holtgrewe N.: Conductividad térmica radiativa de la bridgmanita monocristalina en el límite entre el núcleo y el manto con implicaciones para la evolución térmica de la Tierra. Earth and Planetary Science Letters, Volumen 578, 15 de enero de 2022, 117329. doi: 10.1016/j.epsl.2021.117329