(CNN) – En las profundidades de la Tierra hay una bola de metal sólido que gira independientemente de nuestro planeta, como una peonza que gira dentro de otra peonza más grande, envuelta en el misterio.
Este núcleo interno ha intrigado a los investigadores desde su descubrimiento por la sismóloga danesa Inge Lehmann en 1936, y su movimiento (velocidad y dirección de rotación) ha sido el centro de un debate que ha durado décadas. Cada vez hay más pruebas de que el giro del núcleo ha cambiado drásticamente en los últimos años, pero los científicos siguen divididos sobre lo que ocurre exactamente y lo que significa.
Parte del problema radica en que es imposible observar o tomar muestras directas del interior de la Tierra. Los sismólogos han obtenido información sobre el movimiento del núcleo interno examinando cómo se comportan las ondas de los grandes terremotos que sacuden esta zona. Las variaciones entre las ondas de fuerza similar que atravesaron el núcleo en distintos momentos permitieron a los científicos medir los cambios en la posición del núcleo interno y calcular su giro.
“La rotación diferencial del núcleo interno se propuso como fenómeno en las décadas de 1970 y 80, pero hasta la década de 1990 no se publicaron pruebas sismológicas”, explica Lauren Waszek, profesora titular de Ciencias Físicas en la Universidad James Cook de Australia.
Pero los investigadores discutían sobre cómo interpretar estos hallazgos, “sobre todo por la dificultad de realizar observaciones detalladas del núcleo interno, debido a su lejanía y a la escasez de datos disponibles”, explicó Waszek. Como resultado, “los estudios que se sucedieron durante los años y décadas siguientes discreparon sobre la velocidad de rotación, y también sobre su dirección con respecto al manto”, añadió. Algunos análisis propusieron incluso que el núcleo no rotaba en absoluto.
Un modelo prometedor propuesto en 2023 describía un núcleo interno que en el pasado había girado más rápido que la propia Tierra, pero que ahora lo hacía más despacio. Durante un tiempo, según los científicos, la rotación del núcleo coincidía con la de la Tierra. Después se ralentizó aún más, hasta que el núcleo retrocedió con respecto a las capas de fluido que lo rodeaban.
En aquel momento, algunos expertos advirtieron que se necesitaban más datos para reforzar esta conclusión, y ahora otro equipo de científicos ha aportado nuevas y convincentes pruebas a favor de esta hipótesis sobre la velocidad de rotación del núcleo interno. La investigación publicada el 12 de junio en la revista académica Nature no sólo confirma la ralentización del núcleo, sino que apoya la propuesta de 2023 de que esta desaceleración del núcleo forma parte de un patrón de décadas de ralentización y aceleración.
Los nuevos hallazgos también confirman que los cambios en la velocidad de rotación siguen un ciclo de 70 años, dijo el coautor del estudio, el Dr. John Vidale, profesor decano de Ciencias de la Tierra en el Colegio Dornsife de Letras, Artes y Ciencias de la Universidad del Sur de California.
“Llevamos 20 años discutiendo sobre este tema, y creo que esto lo zanja”, afirmó Vidale. “Creo que hemos puesto fin al debate sobre si el núcleo interno se mueve, y cuál ha sido su patrón durante las dos últimas décadas”.
Pero no todos están convencidos de que el asunto esté zanjado, y cómo podría afectar a nuestro planeta una ralentización del núcleo interno sigue siendo una cuestión abierta, aunque algunos expertos afirman que el campo magnético de la Tierra podría entrar en juego.
Atracción magnética
Enterrado a unos 5.180 kilómetros de profundidad en el interior de la Tierra, el núcleo interno de metal sólido está rodeado por un núcleo externo de metal líquido. El núcleo interno está formado principalmente por hierro y níquel, y se calcula que está tan caliente como la superficie del Sol: unos 5.400 °C (9.800 °F).
El campo magnético de la Tierra tira de esta bola sólida de metal caliente, haciéndola girar. Al mismo tiempo, la gravedad y el flujo del fluido del núcleo externo y del manto arrastran al núcleo. A lo largo de muchas décadas, el empuje y la atracción de estas fuerzas provocan variaciones en la velocidad de rotación del núcleo, explica Vidale.
La agitación del fluido rico en metales del núcleo externo genera corrientes eléctricas que alimentan el campo magnético de la Tierra, que protege al planeta de la mortífera radiación solar. Aunque se desconoce la influencia directa del núcleo interno en el campo magnético, los científicos ya habían informado en 2023 de que un núcleo que girara más despacio podría afectarlo y también acortar fraccionadamente la duración de un día.
Cuando los científicos intentan “ver” a través de todo el planeta, generalmente están rastreando dos tipos de ondas sísmicas: las ondas de presión, u ondas P, y las ondas de corte, u ondas S. Las ondas P atraviesan todo tipo de materia, mientras que las ondas S sólo atraviesan sólidos o líquidos extremadamente viscosos, según el Servicio Geológico de Estados Unidos.
En la década de 1880, los sismólogos observaron que las ondas S generadas por los terremotos no atravesaban toda la Tierra, por lo que llegaron a la conclusión de que el núcleo terrestre estaba fundido. Pero algunas ondas P, tras atravesar el núcleo terrestre, emergían en lugares inesperados, una “zona de sombra”, como la llamó Lehmann, creando anomalías imposibles de explicar.
Lehmann fue el primero en sugerir que las ondas P podían estar interactuando con un núcleo interno sólido dentro del núcleo externo líquido, basándose en los datos de un gran terremoto ocurrido en Nueva Zelandia en 1929.
Al rastrear las ondas sísmicas de los terremotos que han atravesado el núcleo interno de la Tierra siguiendo trayectorias similares desde 1964, los autores del estudio de 2023 descubrieron que el giro seguía un ciclo de 70 años. En la década de 1970, el núcleo interno giraba un poco más rápido que el planeta. Se ralentizó en torno a 2008, y de 2008 a 2023 comenzó a moverse ligeramente a la inversa, en relación con el manto.
Futuro giro del núcleo
Para el nuevo estudio, Vidale y sus coautores observaron las ondas sísmicas producidas por terremotos en los mismos lugares en diferentes momentos. Encontraron 121 ejemplos de terremotos de este tipo ocurridos entre 1991 y 2023 en las islas Sandwich del Sur, un archipiélago de islas volcánicas situado en el océano Atlántico, al este del extremo sur de Sudamérica. Los investigadores también analizaron las ondas de choque que penetraron en el núcleo de las pruebas nucleares soviéticas realizadas entre 1971 y 1974.
Según Vidale, el giro del núcleo afecta al tiempo de llegada de la onda. La comparación de los tiempos de las señales sísmicas al tocar el núcleo reveló cambios en la rotación del núcleo a lo largo del tiempo, confirmando el ciclo de rotación de 70 años. Según los cálculos de los investigadores, el núcleo está a punto de empezar a acelerarse de nuevo.
En comparación con otros estudios sismográficos del núcleo que miden terremotos individuales a su paso por el núcleo independientemente del momento en que se produzcan, utilizar sólo terremotos emparejados reduce la cantidad de datos utilizables, “lo que hace que el método sea más difícil”, dijo Waszek. Sin embargo, según Vidale, este método también permitió a los científicos medir con mayor precisión los cambios en la rotación del núcleo. Si el modelo de su equipo es correcto, la rotación del núcleo empezará a acelerarse de nuevo en unos cinco a diez años.
Los sismógrafos también revelaron que, durante su ciclo de 70 años, el giro del núcleo se ralentiza y acelera a ritmos diferentes, “lo que va a necesitar una explicación”, dijo Vidale. Una posibilidad es que el núcleo interno metálico no sea tan sólido como se esperaba.
Si se deforma al girar, podría afectar a la simetría de su velocidad de rotación, explicó.
Los cálculos del equipo también sugieren que el núcleo tiene diferentes velocidades de rotación para el movimiento hacia delante y hacia atrás, lo que añade “una interesante contribución al discurso”, dijo Waszek.
Pero la profundidad y la inaccesibilidad del núcleo interno hacen que persistan las incertidumbres, añadió. En cuanto a si el debate sobre la rotación del núcleo ha llegado realmente a su fin, “necesitamos más datos y mejores herramientas interdisciplinarias para seguir investigando”, afirmó Waszek.
Lleno de potencial
Los cambios en el giro del núcleo, aunque pueden seguirse y medirse, son casi imperceptibles para los habitantes de la superficie terrestre, según Vidale. Cuando el núcleo gira más despacio, el manto se acelera. Este cambio acelera la rotación de la Tierra y acorta la duración del día. Pero estos cambios de rotación se traducen en meras milésimas de segundo en la duración del día.
“En términos de ese efecto en la vida de una persona…”, dijo. “No puedo imaginar que signifique mucho”.
Los científicos estudian el núcleo interno para saber cómo se formó el interior profundo de la Tierra y cómo se conecta la actividad en todas las capas subsuperficiales del planeta. La misteriosa región donde el núcleo externo líquido envuelve al núcleo interno sólido es especialmente interesante, añadió Vidale. Como lugar de encuentro entre lo líquido y lo sólido, este límite está “lleno de potencial de actividad”, al igual que el límite entre el núcleo y el manto y el límite entre el manto y la corteza.
“Podríamos tener volcanes en el límite del núcleo interno, por ejemplo, donde el sólido y el fluido se encuentran y se mueven”, explicó.
Dado que el giro del núcleo interno afecta al movimiento del núcleo externo, se cree que la rotación del núcleo interno ayuda a impulsar el campo magnético de la Tierra, aunque se necesitan más investigaciones para desentrañar su papel exacto. Según Waszek, aún queda mucho por aprender sobre la estructura general del núcleo interno.
“Las metodologías novedosas y de próxima aparición serán fundamentales para responder a las preguntas actuales sobre el núcleo interno de la Tierra, incluida la de la rotación”.
– Mindy Weisberger es una escritora científica y productora de medios de comunicación cuyos trabajos han aparecido en Live Science, Scientific American y la revista How It Works.