Los componentes del núcleo terrestre entendidos a través de la física computacional

En más de un siglo de investigaciones, físicos, geocientíficos y sismólogos han logrado recabar una gran cantidad de información para descifrar las características del centro de la Tierra, un lugar inaccesible al encontrarse a más de 6.000 kilómetros de profundidad, con altas presiones y temperaturas superiores a los 5.000 grados centígrados.

Sin embargo, aún existen interrogantes relacionados al estado actual del núcleo terrestre, los elementos que lo componen y cómo estos reaccionan ante dichas condiciones tan extremas. Así que para dar respuesta a algunas de estas preguntas, Carlos Pinilla, profesor del departamento de Física y Geociencias de Uninorte, participa en dos proyectos investigativos en los que, a través de simulaciones de física computacional, busca tener una mayor comprensión de lo que sucede en las profundidades de la tierra.

Ambos proyectos cuentan con el apoyo de Colciencias y la participación de los geocientíficos franceses Marc Blanchard, quien es investigador del Géosciences Environnement Toulouse; y Guillaume Morard, quien pertenece al Instituto de Mineralogía, Física de Materiales y Cosmoquímica en la Universidad Pierre y Marie Curie, en París. Ambos estuvieron en la Universidad del Norte a mediados de mayo para discutir los avances de sus respectivos proyectos junto al profesor Pinilla, y brindar una serie de talleres y conferencias sobre Geociencias a los estudiantes de pregrado.

Lo que da forma al centro de la Tierra

Los investigadores concordaron en que muchos de los datos que se tienen hasta ahora sobre el centro de la Tierra han sido gracias a la sismología, ya que cada vez que ocurre un terremoto los científicos de todo el mundo recopilan datos sobre cómo las ondas sísmicas se propagan y a través de qué elementos lo hacen.

“Estos datos de la velocidad de las ondas permiten elaborar ciertas teorías, pero hay que preguntarse cómo estas se propagan en ciertos materiales o elementos que están debajo de la Tierra; también sobre las características del campo magnético terrestre y su formación”, indicó Pinilla.

Explicó que el centro del planeta comprende un núcleo interno, formado en su mayoría por hierro que, al estar sometido a tan altas presiones y temperaturas, se encuentra en estado sólido. El núcleo externo tiene una menor presión, por lo que el hierro se mantiene como líquido, e interactúa con otros elementos en menores proporciones, tales como sulfuro, carbono, oxígeno y silicio.

El físico destacó que es esta relación constante entre distintos elementos, presiones y temperaturas lo que forma el campo magnético y, a través del modelado computacional que realiza, se pueden simular las condiciones extremas para entender mejor cómo elementos como el sulfuro se comportan ante la presión y el calor propios del núcleo.

En este punto se centra el trabajo del Marc Blanchard, quien participa del proyecto para entender más de la formación inicial del núcleo y las aleaciones que se forman en su interior entre el hierro y los demás elementos. Aspira obtener la información a partir del análisis de los isótopos (un átomo que, aunque pertenece a un mismo elemento, cuenta con un peso atómico diferente) de este metal.

“La idea de estos experimentos es entender cómo los isótopos se distribuirían entre el núcleo, probando con modelos computacionales para simular estos materiales y así poder calcular sus propiedades”, apuntó el experto.

Guillaume Morard considera que son este tipo de proyectos los que permiten hacer investigación fundamental, para “resolver preguntas sobre grandes procesos” que posteriormente ayuden a contar la historia sobre el origen de la Tierra. También espera que a partir de estas investigaciones de física computacional se puedan obtener códigos para softwares e incluso desarrollar nuevos materiales. “Creo que el desarrollo técnico que estamos haciendo para entender al núcleo también tendría utilidad en aplicaciones industriales que podrían usarse más adelante”, afirmó.

Los expertos esperan incluso que los resultados a futuro puedan aportar al entendimiento de los exoplanetas, que son aquellos que orbitan en estrellas diferentes al sol. “Con estas técnicas computacionales podemos entender la composición química, tamaño y las propiedades en la superficie de estos otros planetas, incluso conocer sobre sus campos magnéticos, que es un factor importante para saber si son habitables”, agregó el profesor Carlos Pinilla.

Por María Margarita Mendoza.