Al igual que un niño agita un regalo sin abrir en un intento por
descubrir su contenido, así el hombre debe escuchar las vibraciones de
nuestra Tierra en un intento por descubrir su
contenido. Esto se lleva a cabo a través de la sismología, que se
ha convertido en el principal método empleado en el estudio del interior
de la Tierra. Seismos es una palabra de origen griego que significa choque;
similar a terremoto, agitamiento o movimiento violento. En la Tierra la
sismología se encarga del estudio de las vibraciones que se producen
durante los terremotos, los impactos de meteoritos, o
por medios artificiales como una explosión. En estas ocasiones, se
emplea un sismógrafo para medir y registrar los movimientos y
vibraciones que se producen dentro de la Tierra y la superficie.
Tipos de ondas ondas sísmicas (Adaptado de Beatty, 1990.)
Los científicos clasfican los movimientos sísmicos en cuatro
tipos de ondas características que viajan a velocidades que
varían entre los 3 y 15 kilómetros (1.9 a 9.4 millas) por
segundo. Dos de estas ondas viajan alrededor de la superficie de la Tierra
formando bucles. Las otras dos, Primarias (P) u ondas de compresión y
las Secundarias (S) u ondas de corte, penetran en le interior de la Tierra. Las
ondas primarias comprimen y dilatan los materiales por los que viajan (ya sea
roca o líquido) de una forma parecida a la de las ondas sonoras. Tienen
también la capacidad de moverse dos veces más rápido que
las ondas S. Las ondas secundarias se propagan a través de la roca pero
no son capaces de hacerlo en un medio líquido. Ambos tipos de ondas se
refractan o reflejan en los puntos donde dos medios de diferentes propiedades
físicas se tocan. También reducen su velocidad cuando se mueven a
través de un medio más caliente. Estos cambios en la
dirección y la velocidad son los medios que se emplean para localizar
las discontinuidades.
Divisiones en el Interior de la Tierra (GIF, 26K)
(Adaptado de, Beatty, 1990)
Las discontinuidades sísmicas han permitido dividir el interior de la
Tierra en núcleo interno, núcleo externo, D", manto inferior,
zona de transición, manto superior y corteza (oceánica y
continental). Se han podido distinguir y mapear también las
discontinuidades laterales utilizando la tomografía sísmica pero
no se discutirán aquí.
Núcleo interno: 1.7% de la masa de la Tierra;
profundidad de 5,150-6,370 kilómetros (3,219 - 3,981 millas)
El núcleo interno es sólido y no está en contacto con el
manto, sino suspendido en el fundido núcleo externo. Se cree que se ha
solidificado como resultado del congelamiento por presión que se produce
en la mayoría de los líquidos cuando la temperatura disminuye o
la presión aumenta.
Núcleo externo: 30.8% de la masa de la Tierra;
profundidad de 2,890-5,150 kilómetros (1,806 - 3,219 millas)
El núcleo externo es un líquido caliente, conductor de la
electricidad, en el que se produce corrientes convectivas.
Esta capa conductiva se combina con el
movimiento de rotación de la Tierra para crear una dinamo que mantiene
un sistema de corrientes eléctricas conocidas como campo
magnético terrestre. Es también responsable de las sutiles
alteraciones de la rotación de la Tierra. Esta capa no es tan densa como
el hierro puro fundido, lo que indica la presencia de elementos más
ligeros. Los científicos sospechan que aproximadamente un 10% de la
capa está compuesto por oxígeno y/o azufre porque estos elementos
son abundantes en el cosmos y se disuelven con facilidad en el hierro fundido.
D": 3% de la masa de la Tierra;
profundidad de 2,700-2,890 kilómetros (1,688 - 1,806 millas)
Esta capa tiene entre 200 y 300 kilómetros (125 a 188 millas) de espesor
y representa aproximadamente el 4% de la masa conjunta del manto y la corteza.
A pesar de que se identifica habitualmente como parte del manto inferior, las
discontinuidades sísmicas sugieren que la capa D" podría poseer
una composición química diferente de la del manto inferior
situado encima de ella. Los científicos especulan sobre si el material
se disolvió en el núcleo o fue capaz de hundirse a través
del manto pero sin llegar al núcleo debido a su densidad.
Manto inferior: 49.2% de la masa de la Tierra;
profundidad de 650-2,890 kilómetros (406 -1,806 millas)
El manto inferior contiene el 72.9% de la masa conjunta del manto y la corteza
y está probablemente compuesto principalmente por silicio, magnesio y
oxígeno. También contiene algo de hierro, calcio y aluminio. Los
científicos realizan estas deducciones asumiendo que la Tierra tiene los
elementos cósmicos en una abundancia y proporciones similares a las del
Sol y los meteoritos primitivos.
Zona de transición: 7.5% de la masa de la Tierra;
profundidad de 400-650 kilómetros (250-406 millas)
La zona de transición o mesosfera (manto medio), llamada algunas veces
capa fértil, contiene el 11.1% de la masa conjunta del manto y la
corteza y es la fuente de los magmasbasálticos.
También contiene calcio, aluminio y granate, que es un silicato complejo
con aluminio. Esta capa es densa cuando está fría debido al
granate. Está fluida cuando está caliente porque estos minerales
se funden fácilmente para formar basalto que luego se puede elevar a
través de las capas superiores en forma de magma.
Manto superior: 10.3% de la masa de la Tierra;
profundidad de 10-400 kilómetros (6 - 250 millas)
El manto superior contiene el 15.3% de la masa conjunta del manto y la corteza.
Algunos fragmentos de esta capa han sido sacados a la luz por la erosión de las
cordilleras montañosas y erupciones volcánicas, permitiendo su
observación. Los principales minerales que se han encontrado de esta
forma son olivino (Mg,Fe)2SiO4 y piroxeno (Mg,Fe)SiO3. Estos y otros minerales
son refractarios y cristalinos a altas temperaturas; por lo tanto, la
mayoría se desprende del magma ascendente, formando más material
en la corteza o no abandonan nunca el manto. Parte del manto superior llamada
astenosfera podría estar parcialmente fundida.
Corteza oceánica: 0.099% de la masa de la Tierra;
profundidad de 0-10 kilómetros (0 - 6 millas)
La corteza oceánica contiene el 0.147% de la masa conjunta del manto y la
corteza. La mayor parte de la corteza terrestre se produjo a partir de la
actividad volcánica. El sistema de dorsales oceánicas, una red
de volcanes de 40,000 kilómetros (25,000 millas) de longitud, genera
nueva corteza oceánica a razón de 17 km3 por
año, cubriendo el fondo del océano con basalto. Hawaii e
Islandia son dos ejemplos de la acumulación de pilas de basalto.
Corteza continental: 0.374% de la masa de la Tierra;
profundidad de 0-50 kilómetros (0 - 31 millas).
La corteza continental contiene el 0.554% de la masa conjunta de manto y corteza.
Esta es la parte más externa de la Tierra y está compuesta
básicamente por rocas cristalinas. Estas son materiales flotantes de
baja densidad dominados principalmente por el cuarzo (SiO2) y los feldespatos
(silicatos pobres en metal). La corteza (tanto oceánica como
continental) es la superficie de la Tierra; como tal, es la parte más
fría de nuestro planeta. Debido a que las rocas frías se
deforman lentamente, nos referimos a esta rígida cáscara externa
como litosfera (capa rocosa o fuerte).
La rígida capa externa de la Tierra que comprende a la corteza y el
manto superior se denomina litosfera. La nueva litosfera oceánica
se produce a través del volcanismo en forma de fisuras en las dorsales
oceánicas que son fracturas que circundan el globo. El calor se
escapa del interior a medida que esta nueva litosfera emerge desde abajo.
Se enfría gradualmente, se contrae y se separa de la dorsal,
viajando sobre el fondo del océano hasta las zonas de subdución,
un proceso que recibe el nombre de formación del fondo oceánico.
Con el tiempo, la litosfera más vieja aumenta de espesor y su densidad
sobrepasa la del manto situado debajo, lo que produce su hundimiento hacia
el interior de la Tierra con un ángulo muy pronunciado.
La subdución es el principal método de enfriamiento del manto
situado por debajo de los 100 kilómetros (62.5 millas).
Si la litosfera es joven y por lo tanto más caliente cuando alcanza
una zona de subdución se ve forzada hacia el interior de nuevo pero
con un ángulo más pequeño.
La litosfera continental tiene un espesor de aproximadamente 150
kilómetros (93 millas) con una corteza y un manto superior que están
flotando constantemente. Los continentes se mueven lateralmente a la deriva
siguiendo las corrientes convectivas del manto desde las zonas calientes hacia
las zonas más frías, este proceso recibe el nombre de deriva
continental. La mayoría de los continentes están en reposo o
moviéndose hacia zonas más frías del manto, con la
excepción de África. África fue en su día el
corazón de Pangea, un supercontinente que se rompió
posteriormente en los continentes que hoy conocemos. Varios cientos de millones
de años antes de la formación de Pangea, los continentes del
hemisferio sur - África, América del Sur, Australia,
Antártida e India - estaban unidos formando lo que se llama Gondwana.
Límites de las placas de la corteza (Cortesía NGDC)
La tectónica de placas implica la formación, movimiento lateral,
interacción y destrucción de las placas listoféricas. La
mayor parte del calor interno de la Tierra se revela a través de este
proceso y muchas de las grandes estructuras y fenómenos
topográficos de la Tierra se forman como consecuencia de ello. Los
valles rift y las vastas mesetas de
basalto se crean por la rotura de las placas cuando
el magma asciende desde el manto hasta el fondo
del océano, formando nueva corteza y separando las dorsales situadas en
mitad del océano. Las placas chocan y se destruyen a medida que se
hunden en las zonas de subdución dando lugar a las profundas fosas
oceánicas, cadenas de volcanes, extensas
fallas transformantes, grandes elevaciones lineales
y retorcidos cinturones de montañas. La litosfera terrestre está
dividida en la actualidad en ocho grandes placas con otras dos docenas de
placas más pequeñas que se mueven a la deriva sobre el manto a
una velocidad de 5 a 10 centímetros (2 a 4 pulgadas) al año. Las
ocho placas grandes son la Africana, Antártica, Euroasiática,
Indo-australiana, Nazca, Norteamericana, Pacífica y Sudamericana. Alguna
de las pequeñas son la Anatolia, Arábiga, Caribeña, Cocos,
Filipina y Somalí.
Bibliografía
Beatty, J. K. and A. Chaikin, eds. The New Solar System.
Massachusetts: Sky Publishing, 3rd Edition, 1990.
Press, Frank and Raymond Siever. Earth. New York: W. H. Freeman
and Company, 1986.
Seeds, Michael A. Horizons. Belmont, California: Wadsworth, 1995.
Tierra