Los investigadores han hallado que el núcleo interno de la Tierra existe en un estado superiónico, donde los átomos de carbono se mueven libremente a través de una red sólida de hierro, lo que explica su comportamiento inesperadamente blando. Este descubrimiento, confirmado mediante experimentos que simulan las condiciones del núcleo, resuelve enigmas sísmicos de larga data. Los hallazgos sugieren que la dinámica del núcleo también puede respaldar el campo magnético del planeta.
El núcleo interno de la Tierra, una esfera densa de hierro y elementos ligeros sometida a una presión extrema superior a 3,3 millones de atmósferas y temperaturas de alrededor de 2600 kelvin, ha desconcertado a los científicos durante mucho tiempo. A pesar de ser sólido, exhibe propiedades como las de un metal ablandado, con ondas de corte sísmicas que se ralentizan y un coeficiente de Poisson similar al de la mantequilla en lugar del acero.
Un estudio publicado en National Science Review ofrece una explicación revolucionaria. Dirigido por el Prof. Youjun Zhang y la Dra. Yuqian Huang de la Universidad de Sichuan, junto con el Prof. Yu He del Instituto de Geoquímica de la Academia China de Ciencias, el equipo demuestra que las aleaciones de hierro-carbono en el núcleo interno entran en una fase superiónica. En este estado, los átomos de carbono difunden rápidamente a través del marco de hierro estable, similar al movimiento líquido dentro de una estructura sólida, lo que reduce significativamente la rigidez de la aleación.
«Por primera vez, hemos demostrado experimentalmente que la aleación de hierro-carbono bajo condiciones del núcleo interno exhibe una velocidad de corte notablemente baja», dijo el Prof. Zhang. «En este estado, los átomos de carbono se vuelven altamente móviles, difundiéndose a través del marco cristalino de hierro como niños tejiendo entre una danza cuadrada, mientras que el hierro en sí permanece sólido y ordenado.»
La evidencia provino de experimentos de compresión de choque dinámico, acelerando muestras a 7 kilómetros por segundo para alcanzar 140 gigapascales y temperaturas cercanas al núcleo. Combinados con simulaciones de dinámica molecular y mediciones in situ de la velocidad del sonido, los resultados mostraron una caída brusca en la velocidad de las ondas de corte y un aumento en el coeficiente de Poisson, coincidiendo con los datos sísmicos observados.
Este modelo superiónico explica la anisotropía sísmica —variaciones en las velocidades de las ondas según la dirección— y ofrece nuevas perspectivas sobre el geodínamo. El movimiento de elementos ligeros podría proporcionar una fuente de energía adicional para el campo magnético de la Tierra.
«La difusión atómica dentro del núcleo interno representa una fuente de energía previamente pasada por alto para el geodínamo», dijo la Dra. Huang. «Además del calor y la convección composicional, el movimiento similar al fluido de los elementos ligeros puede ayudar a impulsar el motor magnético de la Tierra.»
La investigación cambia la visión de un núcleo interno estático a uno dinámico, con implicaciones para entender planetas rocosos y exoplanetas. Fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y otros programas.