GEOSFERA
La Geosfera es la
parte del planeta Tierra formada por material rocoso (sólido o fluido), sin tener en
cuenta la hidrósfera ni la atmósfera. Nuestro planeta, como otros planetas terrestres (planetas cuyo volumen
está ocupado principalmente de material rocoso), está dividido en capas de densidad creciente. La Tierra tiene una corteza externa de silicatos solidificados, un manto viscoso, y un núcleo con otras
dos capas, una externa semisólida, mucho más fluida que el manto y una interna
sólida. Muchas de las rocas que hoy forman parte de la corteza se formaron hace
menos de 100 millones de años. Sin embargo, las formaciones
minerales más antiguas conocidas tienen 4.400 millones de
años, lo que nos indica que, al menos, el planeta ha tenido una corteza sólida
desde entonces.
Gran parte de nuestro
conocimiento acerca del interior de la Tierra ha sido inferido de otras
observaciones. Por ejemplo, la fuerza de la
gravedad es una medida de la masa terrestre. Después de conocer el volumen
del planeta, se puede calcular su densidad. El cálculo de la masa y volumen de
las rocas de la superficie, y de las masas de agua, nos permiten estimar la
densidad de la capa externa. La masa que no está en la atmósfera o en la corteza
debe encontrarse en las capas internas.
Estructura
La estructura de la
tierra puede establecerse según dos criterios diferentes. Según su composición
química, el planeta puede dividirse en corteza, manto y núcleo (externo
e interno); según sus propiedades físicas se definen la litosfera, la astenosfera, la mesosfera y el núcleo (externo
e interno).[2]
Las capas se encuentran a
las siguientes profundidades:
| Capa | Profundidad (km) |
| Litosfera (varía localmente entre 5 y 200 km) | 0 – 60 |
| Corteza (varía localmente entre 5 y 70 km) | 0 – 35 |
| Manto | 35 – 2.890 |
| Manto superior | 35 – 660 |
| Astenosfera | 100 – 200 |
| Manto inferior (Mesosfera) | 660 – 2.890 |
| Núcleo externo | 2.890 – 5.100 |
| Núcleo interno | 5.100 – 6.378 |
La división de la tierra en capas ha sido determinada indirectamente utilizando
el tiempo que tardan en viajar las ondas sísmicas reflejadas y refractadas,
creadas por terremotos. Las ondas transversales (S, o secundarias) no pueden
atravesar el núcleo, ya que necesitan un material viscoso o elástico para
propagarse, mientras que la velocidad de propagación es diferente en las demás
capas. Los cambios en dicha velocidad producen una refracción debido a la Ley de Snell. Las reflexiones
están causadas por un gran incremento en la velocidad sísmica (velocidad de
propagación) y son parecidos a la luz reflejada en un espejo.
Corteza
La corteza terrestre es
una capa comparativamente fina; su grosor oscila entre 10 km en las dorsales
oceánicas y 70 km en las grandes cordilleras terrestres como los Andes y el Himalaya.
Los fondos de las grandes
cuencas oceánicas están formados por la corteza oceánica, con un espesor medio de
7 km; está compuesta rocas máficas (silicatos de hierro y magnesio) con una densidad media de 3,0 g/cm3.
Los continentes están formados por la corteza
continental, que está compuesta por rocas félsicas (silicatos de sodio, potasio
y aluminio), más ligeras, con una
densidad media de 2,7 g/cm3.
La frontera entre corteza
y manto se manifiesta en dos fenómenos físicos. En primer lugar, hay una
discontinuidad en la velocidad sísmica, que se conoce como la Discontinuidad de Mohorovicic, o
"Moho". Se cree que este fenómeno es debido a un cambio en la composición de las
rocas, de unas que contienen feldespatos plagioclásicos (situadas en la parte
superior) a otras que no poseen feldespatos (en la parte inferior). En segundo
lugar, existe una discontinuidad química entre cúmulos ultramáficos y harzburgitas tectonizadas, que se
ha observado en partes profundas de la corteza oceánica que han sido obducidas dentro de la corteza
continental y conservadas como secuencias ofiolíticas.
Manto
El manto terrestre se
extiende hasta una profundidad de 2.890 km, lo que le convierte en la capa más
grande del planeta. La presión, en la parte inferior del manto, es de unos 140
GPaatm). El
manto está compuesto por rocas silíceas, más ricas en hierro y magnesio que la
corteza. Las grandes temperaturas hacen que los materiales silíceos sean lo
suficientemente dúctiles como para fluir, aunque en escalas temporales muy
grandes. La convección del
manto es responsable, en la superficie, del movimiento de las placas tectónicas.
Como el punto de
fusión y la viscosidad de
una sustancia dependen de la presión a la que esté sometida, la parte inferior
del manto se mueve con mayor dificultad que el manto superior, aunque también
los cambios químicos pueden tener importancia en este fenómeno. La viscosidad
del manto varía entre 1021 y 1024 Pa·s.
Como comparación, la viscosidad del agua es aproximadamente 10-3
Pa.s, lo que ilustra la lentitud con la que se mueve el manto.
¿Por qué es sólido el núcleo interno, líquido el externo, y semisólido el
manto? La respuesta depende tanto de los puntos de fusión de las diferentes
capas (núcleo de hierro-níquel, manto, y corteza de silicatos) como del
incremento de la temperatura y presión conforme nos movemos hacia el centro de
la Tierra. En la superficie, tanto las aleaciones de hierro-níquel como los
silicatos están suficientemente fríos como para ser sólidos. En el manto
superior, los silicatos son normalmente sólidos (aunque hay puntos locales donde
están derretidos), pero como están bajo condiciones de alta temperatura y
relativamente poca presión, las rocas en el manto superior tienen una viscosidad
relativamente baja. En contraste, el manto inferior está sometido a una presión
mucho mayor, lo que hace que tenga una mayor viscosidad en comparación con el
manto superior. El núcleo externo, formado por hierro y níquel, es líquido a
pesar de la presión porque tiene un punto de fusión menor que los silicatos del
manto. El núcleo interno, por su parte, es sólido debido a la enorme presión que
hay en el centro del planeta.
Núcleo
La densidad media de la
Tierra es 5.515 kg/m3. Esta cifra lo convierte en el planeta más
denso del sistema solar. Si consideramos que la densidad media de la corteza es
aproximadamente 3.000 kg/m3, debemos asumir que el núcleo terrestre
debe estar compuesto de materiales más densos. Los estudios sismológicos han
aportado más evidencias sobre la densidad del núcleo. En sus primeras fases,
hace unos 4.500 millones de años, los materiales más densos, derretidos, se
habrían hundido hacia el núcleo en un proceso llamado diferenciación planetaria,
mientras que otros menos densos habrían migrado hacia la corteza. Como resultado
de este proceso, el núcleo está compuesto ampliamente de hierro (Fe)(80%), junto con níquel (Ni) y varios elementos más ligeros. Otros
elementos más densos, como el plomo (Pb) o
el uranio (U) son muy raros, o
permanecieron en la superficie unidos a otros elementos más ligeros.
Diversas mediciones
sísmicas muestran que el núcleo está compuesto de dos partes, una interna sólida
de 1.220 km de radio y una capa externa, semisólida que llega hasta los 3.400
km. El núcleo interno sólido fue descubierto en 1936 por Inge Lehmann y se cree de forma más o menos
unánime que está compuesto de hierro con algo de níquel. Algunos científicos
creen que el núcleo interno podría estar en forma de un cristal de hierro.
El núcleo externo rodea
al interno y se cree que está compuesto por una mezcla de hierro, níquel y otros
elementos más ligeros. Recientes propuestas sugieren que la parte más interna
del núcleo podría estar enriquecida con elementos muy pesados, con mayor número
atómico que el cesio (Cs)(trans-Cesio,
elementos con número atómico mayor de 55). Esto incluiría oro (Au), mercurio (Hg) y uranio (U).
Se aceptaba, de manera
general, que los movimientos de convección en el núcleo externo, combinados con
el movimiento provocado por la rotación terrestre (efecto Coriolis), son responsables del campo magnético terrestre,
mediante un proceso descrito por la hipótesis de la dínamo. El
núcleo interno está demasiado caliente para mantener un campo magnético
permanente (ver temperatura de Curie) pero probablemente
estabilice el creado por el núcleo externo. Pruebas recientes sugieren que el
núcleo interno podría rotar ligeramente más rápido que el resto del planeta.
En agosto de 2005 un grupo de geofísicos publicaron, en la revista Science que, de acuerdo con sus cálculos,
el núcleo interno rota aproximadamente entre 0,3 y 0,5 grados más al año que la
corteza.
Las últimas teorías científicas explican el gradiente de temperatura de la
Tierra como una combinación del calor remanente de la formación del planeta,
calor producido por la desintegración de elementos radiactivos y el enfriamiento
del núcleo interno.
