La composición interna de la Tierra

Hace ya unas semanas, les expliqué en detalle, cómo es que se fue conociendo el interior de la Tierra, y les adelanté también algunas de sus características. Ahora es el momento de resumir el conocimiento, presentando las geosferas o capas concéntricas que componen la Tierra.

¿Existe un único modelo para representar las geosferas?

En realidad no, ya que pueden aplicarse distintos criterios para analizar y representar el interior terrestre y las capas concéntricas que lo componen. Esos criterios son básicamente dos, con otros tantos modelos resultantes de su aplicación.

¿Cuáles son los modelos existentes?

Los dos modelos son: el geoquímico, que apunta a las diferencias que van sucediéndose en la composición química de la Tierra, según se profundiza en ella; y el modelo dinámico o reológico, que se sustenta sobre los cambios en la forma de reaccionar los diversos materiales a las fuerzas de deformación propias de la dinámica endógena.

Se define a la Reología como la parte de la ciencia física que estudia la deformación y el fluir de la materia, es decir, básicamente se trata de analizar la relación existente entre el esfuerzo y la deformación que éste produce en los materiales que tienen alguna posibilidad de fluir, al menos en cierto grado.

¿Cómo se conocen los datos sobre el modelo geoquímico, y cuáles son las capas incluidas en él?

La composición química del interior de la Tierra sólo puede conocerse por observación directa a lo largo de los primeros kilómetros, a los que se tiene acceso mediante perforaciones profundas con la consecuente extracción de muestras. Para capas más profundas, pueden hacerse inferencias estudiando la composición de los magmas que traen material al exterior durante las erupciones y efusiones volcánicas. Otro núcleo de informaciones procede de datos geofísicos, sobre todo del análisis de las ondas sísmicas, tal como las he explicado en numerosos posts anteriores, y de métodos como gravimetría, etc, de los que hablaremos también.

El resultado de todas estas deducciones, se observa en la figura que ilustra el post, donde las geosferas no están representadas de manera exacta en lo que hace a los espesores relativos; es decir que no se respeta escala alguna.

Las geosferas según este modelo geoquímico son:

  • Corteza: corresponde a la zona más superficial de la Tierra con espesor variable, pero que no alcanza más allá de los 70 km de profundidad. Es sólida y mucho menos densa que la capa que la subyace. Los elementos más importantes en su composición son el oxígeno, el silicio, el aluminio y el hierro. Se distinguen dos tipos de corteza: la corteza continental y la corteza oceánica, separadas por la discontinuidad de Conrad, y que suelen conocerse como sial y sima respectivamente, ya que la primera es más abundante en Silicio y Aluminio, y la segunda en Silicio y Magnesio. Ya vimos en un post anterior que su límite inferior es la discontinuidad de Mohorovicic.
  • Manto: comprende hasta el 82% del volumen total, extendiéndose desde el límite inferior de la corteza hasta los 2.900 km de profundidad aproximadamente. Su densidad media es de 5,6 g/cm3, y se presenta como una capa sólida, pero con grados variables de rigidez entre unas zonas y otras. Su composición dominante es de rocas llamadas peridotitas, que contienen oxígeno, silicio, hierro y magnesio.
  • Núcleo: constituye el 16% del volumen total de la Tierra; y según ya vimos en otro post, tiene una parte externa fluida o pastosa (Núcleo externo) y una parte interna sólida (Núcleo interno), que alcanza densidades muy altas, comprendidas entre 14,5 y 18 g/cm3. Se supone que está compuesto por un 90%, aproximadamente, de hierro, y alrededor de 10% de níquel. En ese interior profundo, los materiales están sometidos a presiones de hasta 3.000.000 de atmósferas, y hasta 6.000ºC de temperatura.

¿Cómo se conocen los datos sobre el modelo reológico, y cuáles son las capas incluidas en él?

Figura1

Se llega a conformar este modelo, básicamente siguiendo los pasos que he señalado en el post que ya he linkeado más arriba, y las geosferas internas resultantes son las que se ven en la Figura 1, a saber:

  • Litosfera o litósfera según algunas grafías: es la capa más superficial entre las geosferas internas de la Tierra. Se trata de materiales rígidos y fríos, en comparación con los subyacentes. No se presenta como una capa continua, sino que está compuesta por placas irregulares que encajan entre sí, y que se desplazan unas respecto a otras. Esta configuración es la clave fundamental del actual paradigma de la Geología, es decir la Tectónica Global o de Placas.
  • Astenosfera o astenósfera: es la capa que está por debajo de la litosfera, en la que las ondas sísmicas se desaceleran, respondiendo a un estado más plástico que las rocas superiores. Es un tema de sumo interés que nos ocupará muchas veces, y es de verdad apasionante. Se encuentra a una profundidad promedio aproximada a los 100 km, y no se la encuentra en todo el planeta.
  • Manto o mesósfera: desde aquí hacia abajo, las definiciones se repiten en ambos modelos.
  • Núcleo externo.
  • Núcleo interno.

Hay autores que llaman a ambos núcleos por un único nombre de Endósfera, aunque hay poco consenso al respecto, ya que en última instancia todas son capas internas, no solamente el núcleo.

Debo hacerles notar que en la Figura 1, la parte izquierda no respeta las proporciones relativas de los espesores de las distintas geosferas, para poder observar en detalle. En cambio, hacia la derecha, se replica la composición de la Tierra, pero esta vez con una escala que respeta las relaciones de espesor.

¿Qué representa la Figura 2?

La figura 2 es una construcción en la que les presento la síntesis de ambos modelos en un único gráfico, para que puedan ver las relaciones que ambas representaciones guardan entre sí. Como dice en el dibujo, no es un trabajo hecho a escala.

Aquí podemos observar que la litosfera del modelo reológico comprende toda la corteza (señalada con el número 1) y la parte superior del manto del modelo geoquímico. A esta porción se la suele conocer también como manto superior, manto anómalo, o manto a secas cuando se reserva para la porción inferior del manto, la denominación de mesosfera.

Ya saben ustedes que hay una discontinuidad que separa el sial del sima, que está aproximadamente a los 17 km de profundidad y que se llama Conrad, como está escrito en el mismo gráfico. Por último noten que la profundidad de la discontinuidad de Mohorovicic varía entre 40 y 70 km, generando la imagen aproximadamente especular del relieve que también aparece en el dibujo.

Observando el gráfico verán que el límite inferior de la litosfera es la astenosfera de la que ya hemos hablado, y cuya profundidad varía entre los 100 y los 300 km.

Por debajo de la astenosfera, aparece lo que algunos llaman manto inferior, y otros mesosfera. En el esquema ven un número 2 que abarca todo el manto, en el interior del cual, la astenosfera lo divide en manto anómalo o superior, y manto inferior, o mesosfera.

Los números 3 y 4 corresponden al núcleo externo e interno respectivamente, de los cuales ya hemos hablado. Recuerden que la discontinuidad de Gutenberg, a los 2.900 km de profundidad, señala el límite entre el manto y el núcleo, y la de Lehman a los 5.100 km aproximadamente, separa los dos núcleos entre sí.

¿Hay otras capas o geosferas además de éstas?

Eso es materia de opinión. Para algunos la atmósfera no forma parte del mismo conjunto, pero yo considero sus capas constituyentes, como las geosferas externas de la Tierra, y parte integrante del mismo sistema, porque la dinámica en la corteza sólo se explica de manera completa cuando se integran en ella los fenómenos que ocurren en la atmósfera.

Y existen además otras dos geosferas, que serían transicionales entre las internas que acabamos de describir, y las externas de la atmósfera. Ellas son la hidrosfera que incluye las aguas superficiales y las profundas, inclusive las juveniles o magmáticas, y la biosfera que ocupa partes de la corteza, la hidrosfera y la atmósfera… pero eso ya es parte de otro futuro post.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio; y la figura 1 es de aquí

La figura 2 es de mi propia cosecha.

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