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» » » La “Tierra eléctrica” ¿podría explicar la rotación del planeta?

Cuando se trata de la rotación de la Tierra, se podría pensar que los geofísicos han resuelto ya casi todo. Pero no del todo. A fin de explicar algunas variaciones en la forma en que gira nuestro planeta, el manto de la Tierra (la capa de roca caliente y blanda que yace entre la corteza y el núcleo) debe estar conduciendo la electricidad, una propiedad del manto que desconocíamos. Ahora, un nuevo estudio encuentra que el monóxido de hierro, que representa el 9% del manto, en realidad conduce la electricidad como un metal, pero sólo a temperaturas y presiones que se encuentran muy por debajo de la superficie. 
Rotación de la Tierra no es perfecta. Los geofísicos han descubierto que el tiempo que tarda nuestro planeta en completar una rotación (la duración de un día) fluctúa ligeramente en el transcurso de meses o años. También han notado una oscilación extra predecible del eje terrestre de rotación, como el balanceo de una peonza. Las variaciones son probablemente causadas ​​por el núcleo de hierro sólido interno, el núcleo externo de metal líquido, y el manto rocoso que gira a velocidades ligeramente diferentes. La fricción ayuda a ponerlos en línea, y el campo magnético del núcleo externo puede tirar del núcleo interior de metal. Sin embargo, ajustándonos a la realidad las observaciones, el centro también debiera ejercer su tirón magnético sobre el manto, dice Bruce Buffett, geólogo de la Universidad de California, Berkeley, que no estuvo involucrado en el nuevo estudio. Esto significa que, una capa del manto debe ser capaz de conducir la electricidad. Pero, apunta, "el origen de la capa metálica sigue siendo una cuestión abierta."

Los principales componentes del manto de rocas, el monóxido de hierro incluido, no conducen la electricidad a las temperaturas y presiones a que estamos acostumbrados aquí en la superficie. Pero la investigación en la década de 1980 sugiere que las cosas podrían ser distintas en las profundidades: una corriente eléctrica pasa por el material con más facilidad cuando se expone a una onda de choque. La presión de la onda de choque comprimida y compuesta de hierro y de oxígeno en el monóxido de hierro, permite que los electrones viajen con más libertad de un átomo a otro.

Este trabajo despertó la curiosidad de Kenji Ohta, que estudia los materiales bajo condiciones extremas en la Universidad de Osaka, en Japón. Y para saber si la presión podría convertir el monóxido de hierro en un conductor en el manto terrestre, calentaron un disco de material con un láser y lo comprimieron en un yunque de diamante. Al mismo tiempo, medían que tal conducía la electricidad, haciendo pasar una corriente a través de ella, entre tanto vigilaban a la disposición de sus átomos con rayos-X. A cerca de 700.000 veces la presión atmosférica y a una temperatura de 1600°C, el equipo descubrió que el monóxido de hierro conduce la electricidad, tanto como un metal.

El monóxido de hierro se había hecho la transición de no conductor a conductor, pero su estructura no había cambiado. En su lugar, quedaba un nuevo tipo de transición, señala el geofísico Ronald Cohen, del Instituto Carnegie para la Ciencia en Washington, DC, que dirigió la simulación por ordenador del monóxido de hierro. El cambio dependía de las propiedades magnéticas del material en altas temperaturas. En el monóxido de hierro no conductor, cada electrón potencialmente móvil está atrapado en un átomo de hierro, y no se puede mover fácilmente a través del cristal, pero puede alinearse con los campos magnéticos como lo hace una brújula, es decir, que se encuentra en un estado magnético. En altas presiones y temperaturas, los electrones comienzan a fluctuar entre el estado magnético y el no-magnético, en el que ya no responden al campo magnético. Esto rompe sus lazos con los átomos, y se mueven libremente como en un metal, según informaba el equipo en Physical Review Letters.

Cuando los investigadores aumentaron la presión a 1,4 millones de atmósferas y la temperatura de 2200°C (condiciones comparables a las del interior de la Tierra), el monóxido de hierro aún mantenía su forma metálica. Después predijeron la conductividad a 3430°C (el límite de la temperatura entre el manto y el núcleo), e igualmente encontraron que el monóxido de hierro sigía siendo un buen conductor.

Buffett señala que, el manto de monóxido de hierro al 9% no es suficiente para garantizar la formación de una capa de conexión. Tendría que estar concentrado cerca del núcleo externo, posiblemente, represente alrededor del 90% del material que hay allí. Ya existen propuestas de otros investigadores acerca de estas reacciones químicas entre el manto y el núcleo por compuestos como el monóxido de hierro. "Los Impresionantes avances recientes tanto en experimentos como en la teoría pronto podrán evaluar la posibilidad real de una capa metálica de monóxido de hierro, añadió.

  • Referencia: SOTT.net, 19 enero 2012, por Kate McAlpine 
  • Fuente: Science. 
  • Imagen: Bajo presión. El disco de hierro monóxido de carbono (FeO) en el interior del yunque de diamante, conectado a electrodos de oro (Au). © Kenji Ohta

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Editor del blog Pedro Donaire

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