El núcleo externo de la Tierra, situado a unos 3.000 kilómetros de profundidad bajo la superficie, es una capa de más de 2.000 kilómetros de grosor compuesto de hierro y níquel en estado líquido. Es fundamental para la vida sobre nuestro planeta, ya que es la región que genera el campo magnético que nos protege de fenómenos como las tormentas solares. Sin embargo, alberga misterios como las anomalías sísmicas que se han registrado en su frontera con el manto terrestre, la roca bajo nuestros pies.
Según explican Sang-Heon Dan Shim y Suyu Fu, investigadores de la Universidad Estatal de Arizona, se trata del punto de contacto entre una capa de silicatos sólidos y otra de metal líquido, por lo que es un espacio único para investigar la transferencia de energía y calor entre materiales. Además, mediante los sistemas de imagen sísmica, se han podido caracterizar estas anomalías fronterizas como diferencias de velocidad y densidad en comparación con el material de ambas capas.
Ahora, el equipo de Shim y Fu cree haber encontrado al responsable, que no es otro que el mismo núcleo según el artículo que publican en la revista Nature. Para ello, ha recreado en laboratorio las condiciones de presión extrema y elevadas temperaturas que permiten la formación de sílice cristalina en una aleación de hidrógeno y hierro en estado líquido, similar a la que forma el núcleo externo. Los cristales resultantes tienen suficiente silicio como para ser más ligeros que el líquido, y por lo tanto flotan en lugar de hundirse hacia el centro de la Tierra.
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Los autores han bautizado este fenómeno como "nieve silícea" (silicon-rich snow), inspirados según relatan por los experimentos que realizaron bajo la nieve en Chicago durante el confinamiento. Para producirla, mezclaron una aleación de hierro y sílice con un gas formado por hidrógeno y argón, y lo comprimieron todo en una celda de yunque de diamante, un instrumento usado en geología para generar enormes presiones.
La zona entre el manto y el núcleo exterior en la que se producen las anomalías. Universidad de Arizona/Wired UK
"Generar temperaturas lo bastante elevadas y con la presión necesaria como para que las aleaciones de hierro y el hidrógeno se unan siempre ha sido muy difícil", explica Shim. Esto se debe a que el gas puede difuminarse en la celda de yunque de diamante hasta el punto de romperla, condenando el ensayo. Para esta ocasión, sin embargo, desarrollaron un método nuevo.
Con esta nueva técnica, ilustra Shim, "el hidrógeno se mezcla con argón en la celda de yunque de diamante. El argón no reacciona con la muestra, pero suprime la difusión del hidrógeno en el recipiente, lo que nos permite alcanzar las condiciones extremas del núcleo externo de la Tierra en laboratorio".
Este fenómeno, concluyen, provoca amontonamientos de nieve silícea en la frontera entre el núcleo metálico y el manto rocoso, en el lugar en el que se han detectado múltiples y enigmáticas estructuras de pequeña escala en las imágenes durante los estudios sísmicos. "Si el sílice y el hidrógeno son los dos principales elementos que se dan en la parte más externa del núcleo en cantidad suficiente, se puede producir el afloramiento de nieve silícea", explica Fu.
Precisamente, estos acúmulos de nieve silícea podrían formar las zonas rígidas del núcleo, de un centenar de metros de espesor y con cualidades sólidas en medio del metal líquido. Si la convección del manto al fluir puede capturar algunas de estas acumulaciones, pueden formar estas estructuras y provocar las anomalías sísmicas de muy baja velocidad que se llevan detectando desde hace décadas.