Científicos llevan siglos intentando desentrañar uno de los mayores enigmas del planeta: cómo se formó el núcleo interno de la Tierra. Esta enorme esfera sólida, rica en hierro y situada a más de 5.000 kilómetros bajo nuestros pies, es fundamental para la estabilidad del planeta y para la existencia del campo magnético terrestre, que protege la vida de la radiación solar.
Ahora, un nuevo estudio internacional publicado en Nature y liderado por científicos británicos sugiere que el carbono desempeñó un papel decisivo y hasta ahora infravalorado en el origen del núcleo interno terrestre. El trabajo apunta a que, sin este elemento, la Tierra podría no haber desarrollado nunca una parte sólida en su centro.
En la actualidad se sabe que el núcleo interno crece de forma lenta y continua a medida que el núcleo externo, compuesto por hierro fundido, se enfría, cristaliza y se solidifica progresivamente. Sin embargo, el origen de este proceso ha sido durante décadas una incógnita fundamental para la geofísica.
Científicos analizan el origen químico del núcleo terrestre
El problema no reside únicamente en la temperatura. Para que el hierro fundido comience a cristalizar, es imprescindible que se den unas condiciones químicas extremadamente precisas. Un enfriamiento excesivo habría provocado consecuencias graves, como un núcleo interno mucho más grande del actual o incluso la inestabilidad del campo magnético.
Los científicos consideran que el núcleo solo pudo enfriarse alrededor de 250 grados centígrados por debajo de su punto de fusión, y no más de 800 grados, como ocurriría en un escenario de sobreenfriamiento extremo. El hecho de que la Tierra no haya sufrido estos efectos indica que existió un mecanismo químico regulador desde el inicio.
Para investigar este proceso, un equipo de científicos de la Universidad de Oxford, la Universidad de Leeds y el University College de Londres llevó a cabo simulaciones informáticas avanzadas que reproducen las condiciones extremas de presión y temperatura del núcleo interno de nuestro planeta.
Las simulaciones, realizadas a escala atómica con modelos de hasta 100.000 átomos, permitieron observar cómo pequeños cúmulos cristalinos emergen de un líquido fundido. Estos eventos, conocidos como procesos de nucleación, marcan los primeros pasos hacia la solidificación del núcleo.
Científicos identifican al carbono como el elemento clave
Uno de los resultados más sorprendentes fue comprobar que el silicio y el azufre, dos elementos tradicionalmente asociados al núcleo terrestre, ralentizan el proceso de congelación. Este hallazgo cuestiona algunas de las hipótesis aceptadas hasta ahora sobre la composición del núcleo.
El carbono, por el contrario, se comportó de manera radicalmente distinta. Según las simulaciones, actúa como un potente acelerador de la cristalización, permitiendo la formación del núcleo interno sin necesidad de un sobreenfriamiento extremo.
Los investigadores determinaron que si aproximadamente el 3,8 % de la masa del núcleo es carbono, el sobreenfriamiento necesario sería de solo 266 grados centígrados, una cifra compatible con la estabilidad observada del planeta.
“Nuestros resultados muestran que esta es la única composición conocida capaz de explicar tanto el inicio de la nucleación como el tamaño actual del núcleo interno”, señalan los científicos en el estudio.
Este descubrimiento implica que el núcleo terrestre contiene mucho más carbono del que se creía. De hecho, los investigadores concluyen que, sin este elemento, la Tierra probablemente no tendría un núcleo interno sólido.
Los experimentos también demostraron que la congelación del núcleo se produjo sin necesidad de semillas de nucleación, partículas diminutas que normalmente facilitan la cristalización. Este dato resulta clave, ya que en estudios previos todos los candidatos a semillas se fundían o se disolvían a esas profundidades.
“La química adecuada permitió que el núcleo se solidificara de forma estable, sin los efectos secundarios que cabría esperar”, explican los autores.
Más allá de explicar el origen del núcleo interno, los científicos consideran que este hallazgo puede ayudar a resolver otros enigmas pendientes, como por qué el núcleo es menos denso que el hierro puro, una observación clave obtenida mediante estudios sísmicos.
Comprender la composición y evolución del núcleo terrestre resulta esencial para explicar la estabilidad del campo magnético, la historia térmica del planeta y, en última instancia, las condiciones que han permitido el desarrollo de la vida en la Tierra.
Los científicos esperan que futuras investigaciones profundicen en el papel del carbono y de otros elementos ligeros, aportando nuevas respuestas sobre el corazón sólido de nuestro planeta.