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7.Tierra profunda: de la corteza al ncleo

Sabas que... la Tierra es una gigantesca mquina de calor y que el conocer sufuncionamiento permite conocer y mitigar los riesgos naturales?

7.1 Se parece nuestra Tierra a una gigantesca mquina de calor?

La Tierra se origin hace unos 4.600 millones de aos, a partir de la condensacin de gases y pol-vos csmicos procedentes del Big Bang. Desde entonces, funciona como una gigantesca mquinade calor, ya que la energa que almacen entonces por el choque de las partculas se transform encalor. Ahora, se enfra lentamente aunque desde dentro los elementos radiactivos que se siguendesintegrando la calienten un poco, y desde fuera lo hace el sol.Todava nos quedan 5.000Ma hastaque se enfre del todo...

El ncleo de la Tierra es denso y caliente.Tiene una temperatura de 4.700C, y laspresiones son tan enormes que a pesar deque la temperatura es muy elevada, es sli-do. La parte externa de este ncleo es lqui-da. En este caso, pudo ms la temperaturaque la presin...

Este ncleo est rodeado por lo que sellama el manto, que a su vez da paso a losltimos 10 a 30km de corteza, el soportede la biosfera.

Las fumarolas del crter del Teide nos muestran que vivimos sobre una Tierra an caliente.(Fotografa: C. Gonzlez Lucas)

Modelo en 3D de la estructura interna de la Tierra. Lasfinas lneas blancas representan los lmites de placas. Loscolores corresponden a las temperaturas, siendo los tonosrojos los ms clientes y los azules los ms fros. La cortezaes la capa apenas visible que rodea el globo.(Fuente: Bunge et al. 1995)

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Pero la Tierra no es una simple cebolla con distintas capas de temperatura homognea.Tanto enel interior del ncleo como en el manto, existen heterogeneidades de temperaturas que hacenque se produzcan movimientos muy lentos en el interior de esta mquina de calor que es nues-tro Planeta.

El movimiento se transmite a la fina corteza sobre la que vivimos y produce los movimientos de loscontinentes. Durante este gigantesco baile, los ocanos se abren y se cierran, se forman cordilleras demontaas y volcanes, y todo va acompaado por terremotos. Es la tectnica de placas.

7.2 Cmo se puede ver en el interior de la Tierra?

El sondeo ms profundo que jams se ha hecho slo alcanz un poco ms de 12 km de profundi-dad. Cmo conocemos los 6.400km restantes hasta el centro de la Tierra?

La fsica aplicada al conocimiento de la Tierra, la geofsica, es la ciencia que permite ver el interior dela Tierra. Con diversos mtodos, algunos de ellos muy sofisticados, se pueden apreciar las variacio-nes espaciales de las propiedades fsicas de la Tierra, tales como velocidad de las ondas, densidad,temperatura, conductividad elctrica, etc...

Los terremotos no slo traen destruccin. Son particularmente tiles para los geofsicos, ya quelas ondas ssmicas viajan en el interior del Planeta. Su velocidad depende de las propiedades delmedio que atraviesan, y se refractan como la luz cuando cruzan un lmite entre dos medios conmarcada diferencia de velocidad. Al medir el tiempo que tardan en llegar las ondas generadaspor un terremoto (o por un ensayo nuclear!!!) en las distintas estaciones ssmicas diseminadasa lo largo de la superficie terrestre, los geofsicos pueden asomarse al interior de la Tierra. Asse conocen los lmites entre corteza, manto y ncleo.

Vista del interior de la Tierra que muestra la trayectoria de las ondas ssmicas que se propagan a travs del globo. Las ondas P(compresivas) se propagan tanto en lquidos como en slidos, mientras que las ondas S (de cizalla) solo se propagan en slidos.

A la derecha y abajo, se muestran esquemticamente las ondas que se reciben en distintas estaciones ssmicas repartidas en superficie. Cualquier punto situado a ms de 105 del terremoto no recibir ondas ssmicas. Aunque tampoco hay ondas P

despus de los 105, esas ondas son registradas ms all de los 140. Este tipo de observacin permite deducir qu parte del ncleo es lquido (en amarillo en el esquema).

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Los mtodos geofsicos permiten tambin visualizar los resultados de la tectnica de placas. Las pla-cas que se hunden debajo de las otras son ms densas, ms fras, y las ondas smicas que viajan enellas son ms rpidas. En este ejemplo, se ve cmo parte de la placa africana se hundi debajo de laplaca ibrica, formndose las Bticas.

7.3 Se mueve la Tierra?

A escala humana, la Tierra parece inamovible. De vez en cuando, sin embargo, los terremotos estnaqu para recordarnos que estamos viviendo sobre un planeta que se mueve.

Desde que la Tierra existe y su corteza se ha solidificado, los continentes no han dejado de mover-se y los ocanos de crearse. Como la Tierra no aumenta de tamao y es esfrica, hay zonas dondedesaparecen ocanos por debajo de los continentes, y continentes que llegan a chocar los unos con-tra los otros.

Aunque las velocidades sean muy lentas, del orden de unos pocos centmetros por ao, las masasson tales que se forman las cordilleras de montaas. A nivel global, el mejor ejemplo es el delHimalaya, que resulta de la colisin de la placa ndica contra la placa Euroasitica, en la que se sigueempotrando a la velocidad de 5cm por ao.

El corte hasta una profundidad de 1000km est localizado en el mapa de arriba que representa el extremo oeste del Mediterrneo.En el corte, la placa africana que se hundi por debajo de Iberia figura como una especie de calcetn azul.

Las diferencias de colores representan diferencias de velocidades de ondas smicas.Si la placa es ms fra (azul) o ms caliente (rojo), las ondas son ms rpidas o ms lentas, respectivamente.

(Fuente: Cavazza et al. 2004)

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En Espaa, las placas Ibrica y Europea se enfrentaron hace unos 80Ma para formar los Pirineos.Hace 30Ma, le toc a Iberia y frica, y se formaron las Bticas y las montaas del Rif, en Marruecos.

Desde hace poco, con el desarrollo de los GPS (Sistemas de Posicionamiento Global), se pue-den medir directamente estos movimientos observando la Tierra desde satlites. Iberia se alejade Amrica del Norte a la velocidad de 2cm/aos, mientras que se acerca de frica a la friole-ra de 5mm/ao...

El resultado de estos movimientos no se ve solamente con aparatos sofisticados. A veces, en elpaisaje o en el talud de una carretera, se puede ver cmo la Tierra se ha deformado. El registroest en forma de pliegues y fallas. Con tiempo y un poco de calor, las rocas se pueden plegarcomo plastilina. Cuando se fracturan, es probable que la formacin de fallas estuviera acompa-ada por un terremoto.

Sobre este esquema se muestra el movimiento relativo de la placandica respecto a la placa Euroasitica desde hace 71 millones deaos (Fuente: P. Dzes, 1999).

Cuando se observa la topografa general del Himalaya, se ve muy bien cmo gran parte de Asia se arrugbajo el efecto de la colisin. Cabe destacar que la cordillera del Himalaya sigue subiendo.

(Fuente: NOAA)

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7.4 Dinmica terrestre y Sociedad: tienen algo que ver?

Aunque imperceptibles para los humanos que no tengan aparatos sofisticados que los midan, losmovimientos verticales y horizontales caracterizan la corteza terrestre sobre la que vivimos. Estamovilidad explica la formacin y distribucin de los ocanos, de los continentes, de las cordilleras demontaas y de los mares interiores.

A su vez, la superficie terrestre est continuamente expuesta a la lluvia, al sol, al viento,... y se produ-ce una constante competicin entre erosin, un proceso externo, y creacin de relieves, un proce-so cuya causa ltima se encuentra en el interior de la Tierra.

El hombre vive sobre esta Tierra dinmica en la que las masas se redistribuyen continuamente, tanto late-ral como verticalmente. La tectnica de placas es la causa de muchos de los riesgos geolgicos a los queestamos expuestos.Terremotos, tsunamis y erupciones volcnicas se generan esencialmente a lo largode los lmites de placas. Por otra parte, la creacin o desaparicin de relieves puede tener una influen-cia decisiva sobre el clima, las costas y los sistemas fluviales de los que dependemos.

Por ejemplo, la formacin del Himalaya, el resultado de la colisin entre la placa ndica y Eurasia, creuna barrera a la circulacin atmosfrica que indujo cambios climticos locales, como el desarrollo delmonzn del sureste asitico.

Estos pliegues tan pequeos parecen encajes de bolillos...(Fotografa: A. Crespo-Blanc)

... y estas capas rotas por pequeas fracturas, un domin!(Fotografa: A. Casas)

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Si somos capaces de mejorar nuestro conocimiento sobre la dinmica de la Tierra profunda (obser-vacin, modelizacin y cuantificacin de los procesos), combinndolos con los que tenemos sobrela vulnerabilidad del hbitat humano, podremos predecir y mitigar los riesgos naturales. As, contri-buiremos a crear una Sociedad ms segura.

7. 5 Curiosidades

Haca tiempo que los cartgrafos que haban establecido los primeros mapas un poco precisos delnuevo mundo se haban dado cuenta de las formas complementarias de frica y Amrica del Sur.Francis Bacon en 1620 fue de los primeros que llam la atencin sobre este hecho.

Alfred Wegener (1880-1930), meteorlogo de profesin, enunci por primera vez la teora de laderiva de los continentes en 1912. Fue en un viaje a Groenlandia, observando cmo se fragmenta-ba la capa de hielo al final de un invierno. Los trozos de hielo eran los continentes, y el agua que infil-traba en las grietas, los ocanos... Sin embargo, en aquella poca los ocanos eran unos grandes des-conocidos, no se conoca la topografa de los fondos marinos y a Wegener le faltaba un motor paracrear los ocanos y rellenar el vaco que se produce cuando se separan los continentes.Y la teoraque hoy da representa un paradigma en las Ciencias de la Tierra cay en el olvido, hasta 1965 cuan-do Tuzo Wilson (1908-1993) la redescubri.

El movimiento de la parte lquida del ncleo origina el campo magntico terrestre. Es probable queel hierro fundido que forma el ncleo gire en espiral, y que debido a su carga elctrica genere uncampo electromagntico en constante cambio.

Islandia es uno de los pocos pases cuyo territorio crece sin que se escuchen ruidos de guerra. Sesita sobre una zona donde se abren los ocanos, una dorsal ocenica, a una velocidad del ordende 2cm/ao.

An hoy da, se notan los efectos residuales de la ltima glaciacin de hace 10.000 aos. La fusindel hielo y la disminucin correspondiente del peso sobre Escandinavia hacen que est ltima subadel orden de 1cm por ao.

Desde el transbordador espacial de laNASA se aprecia muy bien la barreratopogrfica que representa elHimalaya. A la izquierda se ve lallanura del Ganges. La zona nevada esel rea donde se encuentran los ochomiles y a la derecha, se observa elTbet.(Fotografa: NASA)