Es ampliamente aceptado que el núcleo interno de la Tierra se formó hace aproximadamente mil millones de años cuando una pepita de hierro sólida y supercaliente comenzó a cristalizarse espontáneamente dentro de una bola de metal líquido de 4,200 millas de ancho en el centro del planeta.
Un problema: eso no es posible o, al menos, nunca se ha explicado fácilmente, según un nuevo artículo publicado en Letras de la Tierra y de la Ciencia Planetaria de un equipo de científicos de la Universidad Case Western Reserve.
El equipo de investigación, compuesto por el estudiante postdoctoral Ludovic Huguet; los profesores de Ciencias de la Tierra, Medio Ambiente y Planetarios James Van Orman y Steven Hauck II; y el Profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales Matthew Willard, se refieren a este enigma como el "núcleo interno"paradoja de nucleación "
Esa paradoja es así: los científicos saben desde hace más de 80 años que existe un núcleo interno cristalizado. Pero el equipo de Case Western Reserve afirma que esta idea ampliamente aceptada descuida un punto crítico, uno que, una vez agregado, sugeriría el interiorel núcleo no debería existir.
La contradicción del núcleo interno
He aquí por qué: si bien es bien sabido que un material debe estar a su temperatura de congelación o por debajo de él para ser sólido, resulta que hacer que el primer cristal de un líquido requiera energía adicional. Esa energía adicional, la barrera de nucleación, es laingrediente que los modelos del interior más profundo de la Tierra no han incluido hasta ahora.
Sin embargo, para superar la barrera de nucleación y comenzar a solidificarse, el líquido debe enfriarse muy por debajo de su punto de congelación, lo que los científicos llaman "sobreenfriamiento".
Alternativamente, se debe agregar algo diferente al metal líquido del núcleo, en el centro del planeta, que reduce sustancialmente la cantidad de sobreenfriamiento requerido.
Pero la barrera de nucleación para el metal, a las presiones extraordinarias en el centro de la Tierra, es enorme.
"Todo el mundo, incluidos nosotros mismos, parecía estar perdiendo este gran problema: que los metales no comienzan a cristalizarse instantáneamente a menos que haya algo que disminuya mucho la barrera energética", dijo Hauck.
El equipo de Case Western Reserve afirma que las soluciones más obvias son sospechosas :
"Que el núcleo interno fue de alguna manera sometido a un sobreenfriamiento masivo de aproximadamente 1,800 grados Fahrenheit 1,000 Kelvin, mucho más allá de la cantidad de enfriamiento que los científicos han concluido. Si el centro de la Tierra hubiera alcanzado esta temperatura, casi todo el núcleo debería cristalizarserápidamente, pero la evidencia indica que no lo es.
"Que algo sucedió para bajar la barrera de nucleación, permitiendo que la cristalización ocurriera a una temperatura más alta. Los científicos hacen esto en el laboratorio al agregar una pieza de metal sólido a un metal líquido ligeramente sobreenfriado, haciendo que el material ahora heterogéneo se solidifique rápidamentePero es difícil imaginar en una escala del tamaño de la Tierra cómo pudo haber sucedido esto, cómo un sólido que mejora la nucleación podría haber llegado al centro del planeta para permitir el endurecimiento y la expansión del núcleo interno, dijo Huguet..
"Entonces, si el núcleo es un líquido puro homogéneo, el núcleo interno no debería existir en absoluto porque no podría haberse sobreenfriado en esa medida", dijo Van Orman. "Y si no es homogéneo, ¿cómose volvió así?
"Esa es la paradoja de la nucleación del núcleo interno"
Posibles respuestas
Entonces, ¿cómo se formó el núcleo interno sólido?
Por el momento, la idea preferida del equipo es similar a la segunda solución anterior: que grandes cuerpos de metal sólido cayeron lentamente del manto rocoso y dentro del núcleo para bajar la barrera de nucleación.
Pero eso requeriría una pepita masiva, tal vez del tamaño de una gran ciudad, para ser lo suficientemente pesada como para caer a través del manto y luego lo suficientemente grande como para convertirla en el núcleo sin disolverse por completo.
Si ese es el caso, "tenemos que averiguar cómo podría suceder eso realmente", dijo Van Orman.
"Por otro lado", dijo, "¿hay alguna característica común de los núcleos planetarios que no hayamos pensado antes, algo que les permita superar esa barrera de nucleación?
"Es hora de que toda la comunidad piense en este problema y cómo probarlo. El núcleo interno existe, y ahora tenemos que descubrir cómo llegó allí".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Case Western Reserve . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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