MINNEAPOLIS / ST. PAUL - Hay un pequeño problema con el campo magnético de la Tierra: No debería haber existido, como disco de rock de la Tierra indica que tiene, para los últimos 3,5 millones de años. Los movimientos en el núcleo de hierro fundido de la Tierra generan corrientes de convección - similar al agua hirviendo - que producen el campo. Muchas fuentes de calor conducen estas corrientes, pero las fuentes conocidas parecen insuficientes para mantener el campo tanto tiempo. En 1971 la Universidad de Minnesota profesor de geología y geofísica Rama Murthy teorizó que el potasio radiactivo en el núcleo podría suministrar calor adicional, pero los investigadores que investigan esa afirmación no han podido obtener datos experimentales fiables. En un artículo que será publicado el jueves (8 de mayo) en la revista Nature, Murthy presenta evidencia experimental de su idea y muestra por qué otros investigadores no han podido corroborarlo.
El trabajo ayuda a explicar cómo la Tierra ha mantenido su campo magnético, que protege al planeta de los rayos cósmicos dañinos y el flujo constante de partículas cargadas del Sol conocidas como viento solar.
"La Tierra está perdiendo energía a partir de su superficie a una velocidad de cerca de 44 billones de vatios", dijo Murthy. "Aproximadamente el 75 por ciento es el calor del manto [la capa media, compuesto de roca], y de 20 a 25 por ciento es el calor desde el núcleo. Las mediciones de refrigeración en la feria límite entre el núcleo y el manto demasiada pérdida de un núcleo para mantener el calor y un campo magnético de 3,5 mil millones años ". Pero si, también existen elementos radiactivos como el potasio, y tal vez de uranio y torio en el núcleo, el calor de su radiactividad podría mantener el núcleo lo suficientemente caliente como para mover y mantener el campo magnético, dijo.
Se cree núcleo de la Tierra que consiste de hierro metálico y sulfuro de hierro. Poco después de que el planeta se unieron a partir de una nube de gas caliente y polvo hace 4.5 millones de años, el núcleo era líquido; desde entonces se ha enfriado hasta el punto donde alrededor del 10 por ciento es sólido. Según Murthy, un isótopo radiactivo del elemento conocido como el potasio-40 podría haber sido incorporada al núcleo de la Tierra como se formó. Algunos científicos han puesto en duda esto porque potasio no se encuentra en ningún minerales metálicos en la superficie. Sin embargo, dijo Murthy, el núcleo no es de hierro puro. La presencia de azufre (como sulfuro de hierro) podría haber permitido de potasio se disuelva en el material del núcleo inicial. El potasio-40, con su vida media de 1,3 millones de años, podría haber suministrado suficiente calor radiactivo para mantener el núcleo lo suficientemente caliente para mantener el campo magnético de miles de millones de años.
Un núcleo caliente se disipa el calor de una manera u otra. Si es sólo un poco de calor, el calor se llevará a cabo de una manera suave en el manto circundante, tal como calor de agua caliente suavemente de pasar al recipiente y el aire. Pero si hace demasiado calor, la energía térmica - como en una olla de agua hirviendo - impulsa las corrientes de convección en el núcleo, convirtiéndolo en un generador magnético gigante.
Nadie puede estudiar directamente el núcleo de la Tierra, pero los científicos puede someter muestras de material sin núcleo y el manto como a un tremendo calor y la presión en el laboratorio. Cuando las muestras de hierro, sulfuro de hierro y potasio de soporte de silicato de roca a temperaturas y presiones similares a las que se encuentran a cierta profundidad en el manto de la Tierra Murthy y sus colegas sometido, encontraron que una cantidad significativa de potasio se trasladó desde el silicato de "manto" en el hierro metálico de hierro-sulfuro de "núcleo". La extensión de los resultados a temperaturas y presiones existentes en el núcleo de la actual de la Tierra señaló que suficiente potasio podría terminar en el núcleo para suministrar el calor perdido.
Cuando los investigadores midieron los movimientos anteriores de potasio en "núcleos", sus datos era demasiado dispersos para sacar conclusiones. El problema, dijo Murthy, es que el procedimiento estándar requiere el material de la muestra a ser pulida con aceite para el análisis de su contenido en potasio. Pero la presencia de aceite, se encontró, provoca una rápida pérdida de potasio de la muestra. En su lugar, Murthy pulido sus muestras secas, utilizando polvo de nitruro de boro. El potasio se quedó en las muestras y produce datos confiables.
Debido a que es blanco, el polvo de nitruro de boro causó una dificultad menor. "Tenía miedo de viajar con él, porque lo logré de una empresa de la misma semana el pánico del ántrax que pasó", dijo Murthy. "Así que envié el polvo a nuestro laboratorio de Washington." Murthy y sus colegas llevaron a cabo el trabajo en el Laboratorio Geofísico de la Institución Carnegie de Washington, DC
El siguiente paso, dice Murthy, es el estudio de cómo se mueve potasio en material del núcleo a altas temperaturas y presiones, más cercanos a las condiciones de profundidad en el manto de la Tierra. Dijo experimentos similares se debe hacer para ver si el uranio y el torio también podrían haber entrado en el núcleo durante la formación del planeta. Como las fuentes de calor interno de la Tierra en solucionarse, Murthy dijo que el nuevo conocimiento refinará ideas sobre cómo la deriva continentes. Continentes forman parte de la corteza terrestre, o capa externa delgada. Se piensa para moverse por las corrientes de convección en el manto, pero si existen esas corrientes en todo el manto o sólo la parte superior es todavía una cuestión abierta, dijo Murthy.
"También podemos simular la temperatura y la presión en el núcleo de Marte debido a que el planeta es mucho más pequeño que la Tierra", dijo Murthy. "Marte tiene más azufre en su núcleo de la Tierra, por lo que debiera haber recogido más de potasio." El planeta rojo tuvo una vez un campo magnético, pero se perdió. El probable responsable es el pequeño tamaño de Marte, lo que provocó que se pierda demasiado calor para mantener la convección en su núcleo, dijo Murthy. Dijo que el núcleo de Marte puede ser totalmente líquido ahora, perdiendo sólo calor por conducción, convección en lugar de la necesaria para producir un campo magnético.
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