Estructura interna de la Tierra

La corteza terrestre tiene un espesor de entre 5 y 70 kilómetros (3,1–43,5 mi) ^{[ 9 ]} y es la capa más externa. ^{[ 10 ]} Las partes delgadas son la corteza oceánica , que se encuentra debajo de las cuencas oceánicas (5–10 km) y es rica en máficos ^{[ 11 ]} ( mineral de silicato de hierro y magnesio denso o roca ígnea ). ^{[ 12 ]} La corteza más gruesa es la corteza continental , que es menos densa ^{[ 13 ]} y es rica en félsicos (rocas ígneas ricas en elementos que forman feldespato y cuarzo ). ^{[ 14 ]} Las rocas de la corteza se dividen en dos categorías principales: sial (silicato de aluminio) y sima (silicato de magnesio). ^{[ 15 ]} Se estima que la sima comienza aproximadamente a 11 km por debajo de la discontinuidad de Conrad , ^{[ 16 ]} aunque la discontinuidad no es clara y puede estar ausente en algunas regiones continentales. ^{[ 17 ]}    

La litosfera terrestre consta de la corteza y el manto superior . ^{[ 18 ]} El límite corteza-manto se produce como dos fenómenos físicamente diferentes. La discontinuidad de Mohorovičić es un cambio distintivo de la velocidad de las ondas sísmicas . Esto es causado por un cambio en la densidad de la roca ^{[ 19 ]} – inmediatamente por encima de Moho, las velocidades de las ondas sísmicas primarias ( onda P ) son consistentes con las que atraviesan el basalto (6,7–7,2  km/s), y por debajo son similares a las que atraviesan la peridotita o la dunita (7,6–8,6  km/s). ^{[ 20 ]} En segundo lugar, en la corteza oceánica, hay una discontinuidad química entre los cumulados ultramáficos y la harzburgita tectonizada , que se ha observado en partes profundas de la corteza oceánica que han sido obducidas sobre la corteza continental y preservadas como secuencias de ofiolitas .

Muchas de las rocas que componen la corteza terrestre se formaron hace menos de 100 millones de años ; sin embargo, los granos minerales más antiguos conocidos tienen unos 4400 millones de años , lo que indica que la Tierra ha tenido una corteza sólida durante al menos 4400 millones de años. ^{[ 21 ]}

El manto terrestre se extiende hasta una profundidad de 2890 km (1800 mi) , lo que lo convierte en la capa más gruesa del planeta. ^{[ 22 ]} [Esto es el 45% del radio de 6371 km (3959 mi) y el 83,7% del volumen - 0,6% del volumen es la corteza]. El manto se divide en manto superior e inferior ^{[ 23 ]} separados por una zona de transición . ^{[ 24 ]} La parte más baja del manto junto al límite núcleo-manto se conoce como la capa D″ (D-doble prima). ^{[ 25 ]} La presión en la parte inferior del manto es ≈140 G Pa (1,4 M atm ). ^{[ 26 ]} El manto está compuesto de rocas de silicato más ricas en hierro y magnesio que la corteza suprayacente. ^{[ 27 ]} Aunque sólido, el material de silicato extremadamente caliente del manto puede fluir en escalas de tiempo muy largas. ^{[ 28 ]} La convección del manto impulsa el movimiento de las placas tectónicas en la corteza. La fuente de calor que impulsa este movimiento es la desintegración de isótopos radiactivos en la corteza y el manto terrestres combinados con el calor inicial de la formación del planeta ^{[ 29 ]} (de la energía potencial liberada por el colapso de una gran cantidad de materia en un pozo gravitatorio y la energía cinética de la materia acrecionada).    

Debido al aumento de presión en las profundidades del manto, la parte inferior fluye con menos facilidad, aunque los cambios químicos dentro del manto también pueden ser importantes. La viscosidad del manto oscila entre 10²¹ ^y 10²⁴ ^pascal -segundo , aumentando con la profundidad. ^{[ 30 ]} En comparación, la viscosidad del agua a 300 K (27 °C; 80 °F) es de 0,89 milipascal-segundo ^{[ 31 ]} y el paso es de (2,3 ± 0,5) × 10⁸ ^pascal -segundo. ^{[ 32 ]}   

El núcleo externo de la Tierra es una capa fluida de aproximadamente 2260 km (1400 mi) de altura (es decir, la distancia desde el punto más alto hasta el punto más bajo en el borde del núcleo interno) [36 % del radio de la Tierra, 15,6 % del volumen] y compuesta principalmente de hierro y níquel que se encuentra sobre el núcleo interno sólido de la Tierra y debajo de su manto . ^{[ 33 ]} Su límite exterior se encuentra a 2890 km (1800 mi) bajo la superficie de la Tierra. La transición entre el núcleo interno y el núcleo externo se encuentra aproximadamente a 5150 km (3200 mi) bajo la superficie de la Tierra. El núcleo interno de la Tierra es la capa geológica más interna del planeta Tierra . Es principalmente una esfera sólida con un radio de aproximadamente 1220 km (760 mi) , que es aproximadamente el 19 % del radio de la Tierra [0,7 % del volumen] o el 70 % del radio de la Luna . ^{[ 34 ] [ 35 ]}        

El núcleo interno fue descubierto en 1936 por Inge Lehmann y está compuesto principalmente de hierro y algo de níquel. Dado que esta capa puede transmitir ondas de corte (ondas sísmicas transversales), debe ser sólida. La evidencia experimental ha sido en ocasiones inconsistente con los modelos cristalinos actuales del núcleo. ^{[ 36 ]} Otros estudios experimentales muestran una discrepancia bajo alta presión: los estudios de yunque de diamante (estáticos) a presiones del núcleo producen temperaturas de fusión que son aproximadamente 2000  K inferiores a las de los estudios de láser de choque (dinámicos). ^{[ 37 ] [ 38 ]} Los estudios láser crean plasma, ^{[ 39 ]} y los resultados sugieren que la limitación de las condiciones del núcleo interno dependerá de si el núcleo interno es un sólido o es un plasma con la densidad de un sólido. Esta es un área de investigación activa.

En las primeras etapas de la formación de la Tierra, hace unos 4600 millones de años, la fusión habría provocado que las sustancias más densas se hundieran hacia el centro en un proceso llamado diferenciación planetaria (véase también la catástrofe del hierro ), mientras que los materiales menos densos habrían migrado a la corteza . Por lo tanto, se cree que el núcleo está compuesto principalmente de hierro (80 %), junto con níquel y uno o más elementos ligeros, mientras que otros elementos densos, como el plomo y el uranio , son demasiado raros para ser significativos o tienden a unirse a elementos más ligeros y, por lo tanto, permanecen en la corteza (véase materiales félsicos ). Algunos han argumentado que el núcleo interno podría tener la forma de un único cristal de hierro . ^{[ 40 ] [ 41 ]}

En condiciones de laboratorio, una muestra de aleación de hierro-níquel fue sometida a la presión del núcleo terrestre sujetándola en un tornillo de banco entre dos puntas de diamante ( celda de yunque de diamante ) y luego calentándola a aproximadamente 4000 K. La muestra fue observada con rayos X y respaldó firmemente la teoría de que el núcleo interno de la Tierra está compuesto de cristales gigantes que se extienden de norte a sur. ^{[ 42 ] [ 43 ]}

La composición de la Tierra guarda fuertes similitudes con la de ciertos meteoritos condríticos , e incluso con algunos elementos de la porción exterior del Sol. ^{[ 44 ] [ 45 ]} Ya en 1940, científicos como Francis Birch construyeron la geofísica sobre la premisa de que la Tierra es como los condritos ordinarios, el tipo más común de meteorito observado impactando la Tierra. Esto ignora los condritos de enstatita, menos abundantes , que se formaron bajo una disponibilidad de oxígeno extremadamente limitada, lo que lleva a que ciertos elementos normalmente oxifílicos existan parcial o totalmente en la porción de aleación que corresponde al núcleo de la Tierra.

La teoría de la dinamo sugiere que la convección en el núcleo externo, combinada con el efecto Coriolis , da origen al campo magnético terrestre . El núcleo interno sólido es demasiado caliente para mantener un campo magnético permanente (véase la temperatura de Curie ), pero probablemente actúa para estabilizar el campo magnético generado por el núcleo externo líquido. Se estima que el campo magnético promedio en el núcleo externo de la Tierra es de 2,5 militeslas (25 gauss) , 50 veces más fuerte que el campo magnético en la superficie. ^{[ 46 ]}

El campo magnético generado por el flujo del núcleo es esencial para proteger la vida de la radiación interplanetaria y evitar que la atmósfera se disipe en el viento solar . La tasa de enfriamiento por conducción y convección es incierta, ^{[ 47 ]} pero una estimación indica que no se esperaría que el núcleo se congelara hasta dentro de aproximadamente 91 mil millones de años, mucho después de que se espera que el Sol se expanda, esterilice la superficie del planeta y luego se extinga. ^{[ 48 ]}