14.1: El interior de la Tierra

El interior profundo de la Tierra sigue siendo un misterio ya que solo hemos penetrado en la parte más externa con nuestra exploración de perforación profunda. El conocimiento que sí tenemos proviene de datos de ondas sísmicas o lava que se ha extruido sobre la superficie. Lo que sí sabemos es que el interior de la Tierra es algo así como una serie concéntrica de anillos, progresando desde el núcleo interno denso e intensamente caliente hacia la frágil capa exterior de la corteza. Los geocientíficos describen el interior estratificado de la tierra sobre la base de la composición química o propiedades mecánicas (físicas), como su capacidad de fluir.

Investigando el interior de la Tierra

Figura\(\PageIndex{1}\): Sismógrafo registrando actividad sísmica. (Cortesía USGS Hawaii Volcano Observatory)

La actividad sísmica nos da pistas sobre la estructura interna de la Tierra. Los geocientíficos obtienen datos sísmicos de sismos naturales o explosiones inducidas por humanos. La energía sísmica produce dos tipos de ondas que son útiles para estudiar el interior de la Tierra. Las ondas de compresión (P) generan un movimiento de ida y vuelta paralelo a la dirección de desplazamiento. Las ondas cortantes (S) se mueven hacia arriba y hacia abajo perpendicular a la dirección de transmisión de las olas. Los sismómetros detectan estos movimientos y los registran en un sismógrafo.

Cuando las ondas sísmicas atraviesan la roca, su amplitud y dirección cambian. Por ejemplo, la velocidad de onda generalmente aumenta a medida que aumenta la densidad de la roca Las ondas cortantes no penetran en las masas fundidas y cuando encuentran un límite entre dos tipos de rocas de diferentes densidades, una parte de la ola viaja a lo largo del límite mientras que otra parte regresa a la superficie. Tales cambios en las velocidades de las ondas sísmicas llevaron al geofísico yugoso Andrija Mohorovicic (1857-1936) a descubrir el límite entre la corteza y el manto subyacente. La velocidad de las olas aumenta a través de la discontinuidad "Moho”. Se cree que la discontinuidad representa una zona donde los minerales de tipo sima sufren un cambio de fase que produce una nueva y más densa combinación de minerales. “Examine las ondas P y S que se mueven a través del interior de la Tierra”. (Cortesía NSF/TERC/ McDougall Littell)

Video: La Tierra Sólida. Mire al profesor Paul Tackley (Dpto. de Ciencias de la Tierra y el Espacio, UCLA) describir cómo el interior sólido de la tierra afecta la capa externa a través de cadenas montañosas, volcanes y tectónica de placas. (Cortesía de www.HippoCampus.org)

Capas basadas en la composición

La capa exterior quebradiza de la Tierra es la corteza que forma la “piel” de la litosfera. La corteza está compuesta principalmente por rocas de silicato y varían en espesor de aproximadamente 5 a 70 km (aproximadamente 3 a 43.5 mi) La corteza se rompe en varias placas tectónicas (litosféricas) continentales y oceánicas. Estas placas montan sobre el manto más flexible debajo, colisionando para crear grandes sistemas montañosos y extendiéndose para formar valles de grieta.

Figura\(\PageIndex{2}\): Estructura Interior de la Tierra (Haga clic en la imagen para agrandar)

La corteza se divide en una zona basal de corteza oceánica llamada capa sima, y una corteza continental menos densa conocida como capa sial. La sima está compuesta principalmente por un grupo pesado y oscuro de rocas basálticas. Compuesto principalmente por sílice y magnesio, su alta densidad (2800 a 3300 kg/m ³) se debe a las grandes cantidades de hierro y magnesio. El sial, llamado así por los dos elementos predominantes silicio y aluminio, es más ligero en peso con densidades alrededor de 2700 - 2800 kg/m ³. A menudo los geocientíficos se refieren a las rocas del sial como “roca granítica” ya que el granito es un tipo de roca predominante. El límite inferior de los grados siales en la porción superior de sima. El sial en realidad tiene una gran diversidad de tipos de rocas, incluyendo grandes cantidades de rocas basálticas. Sin embargo, la sima es casi exclusivamente basáltica en composición. Separando el manto superior de la corteza oceánica se encuentra la Discontinuidad de Moho. Las ondas sísmicas que pasan por este límite aumentan su velocidad de onda de 7 km (4 millas) por segundo a 8 km (5 millas) por segundo. El cambio de la velocidad de las olas se debe al cambio en la composición y densidad de las rocas. El manto tiene más de 2900 km de espesor (1801 millas) y comprende el 80% del volumen total de la Tierra. Se compone principalmente de una roca ultramáfica oscura y densa llamada peridotita que es rica en hierro y magnesio. La velocidad de onda sísmica aumenta constantemente a través de esta zona. El núcleo está compuesto de hierro y níquel con una región exterior líquida y un núcleo sólido. El núcleo es aproximadamente la mitad del diámetro de la Tierra.

Capas basadas en propiedades físicas

La litosfera es una capa fría rígida compuesta por la corteza y el manto superior. La astenosfera es la porción menos rígida del manto. Se trata de una capa suave, fácilmente deformada que es susceptible a la convección lenta causada por bolsas de aumento de calor por la desintegración de elementos radiactivos. La mesosfera (que no debe confundirse con la capa atmosférica del mismo nombre) se encuentra entre la astenosfera y el núcleo donde las presiones son tan grandes que el manto es sólido. Finalmente, el núcleo con sus capas exteriores fundidas e internas rígidas. Aunque se genera calor intenso a tan grandes profundidades, los geocientíficos creen que bajo la enorme presión suprayacente el núcleo interno está hecho de hierro sólido y níquel. Se cree que el núcleo externo es hierro fundido porque las velocidades de onda de cizallamiento caen a cero, lo que ocurre cuando se encuentran con un líquido. Se cree que la interacción entre el núcleo interno y externo produce el campo magnético de la Tierra.

Video: Diferencia entre la corteza y la litosfera (Cortesía de Kahn Academy)