¿Cómo sabemos cuál es la estructura interna del planeta Tierra?

¡Piensa, BIOGEOsférico! Tú que vives en la superficie del planeta Tierra, ¿cómo podrías conocer cómo es la misma bajo tus pies?

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La respuesta más sencilla es excavar, hacer un pozo y estudiar lo que quiera que encuentres en el inhóspito mundo que se abre debajo de ti. Pero excavar, ¿durante cuanto tiempo?¿qué profundidad podrías alcanzar? Con las manos no llegarías demasiado lejos, ni con una pala. Tampoco lo harías con maquinaria más sofisticada y sino mira a los rusos, que lo intentaron con perforadoras y, aunque construyeron el pozo más profundo del planeta, solo penetraron 12,3 kilómetros en el interior del mismo. ¿Qué suponen esos 12,3 kilómetros ante los 6370 kilómetros de radio que tiene la Tierra? Nada BIOGEOsférico, no son nada.

Entonces, ¿cómo saben los geólogos cómo es nuestro planeta por dentro y lo dividen en diferentes capas concéntricas? ¡¿Cómo?!

Los geólogos cuentan con numerosos métodos a través de los cuales pueden estudiar el interior terrestre, pero la gran mayoría de la información que tenemos sobre este asunto se ha conseguido a través un método indirecto: el estudio de la propagación y la velocidad de las ondas sísmicas a través del planeta Tierra. ¡Sí, BIOGEOsférico, a través del análisis de esas vibraciones que se producen de forma natural cuando ocurre un terremoto! En concreto, para el estudio del interior terrestre son importantes dos tipos de ondas sísmicas: las P y las S. Estas ondas sísmicas surgen en el epicentro de este fenómeno geológico y se dispersan en todas direcciones (tanto por la superficie, terrestre causando verdaderos desastres, como por el interior del planeta), pudiendo ser detectadas por múltiples estaciones sismológicas, situadas a lo largo de toda la superficie del planeta, a través de unos detectores especiales: los sismógrafos (a la izquierda de la imagen inferior), que registran la vibración en un sismograma (a la derecha de la imagen inferior).

A través del análisis preciso de los sismogramas se puede deducir la velocidad de las ondas sísmicas P y S registradas y, a partir de esta información, cómo son los materiales que estas ondas han atravesado en su trayecto desde el epicentro del terremoto hasta las estaciones sismológicas que las detectan. ¡De esta manera se puede conocer cómo es el interior terrestre!

¡Es como si los geólogos hicieran una radiografía al planeta Tierra, utilizando ondas sísmicas en lugar de rayos X!

¿Cómo es esto posible? ¡Es todo física! 

Las ondas P y S no se comportan de igual modo cuando atraviesan los mismos materiales:

  • Ondas P (primarias): son ondas que comprimen y expanden el material que atraviesan en la dirección de propagación de la onda, es decir, cambian el volumen del material por el que viajan. Se propagan tanto por material sólido como por líquido, su velocidad de propagación es mayor cuanto más sólido sea dicho material.

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  • Ondas S (secundarias): son ondas que “sacuden” las partículas en ángulo recto con respecto a la dirección en la que viajan. También se propagan a mayor velocidad cuando más sólido sea el material que atraviesan pero, en este caso, dado que los fluidos (gases y líquidos) no responden elásticamente a cambios de forma, no transmiten las ondas S.

animacion2

Al analizar la llegada y la velocidad de estos dos tipos de ondas a sismógrafos situados en distintos puntos de la Tierra, los geólogos pudieron construir la siguiente gráfica. ¡Teniendo en cuenta los pocos principios físicos enunciados arriba para las ondas P y S, se puede analizar como es el interior del planeta desde un punto de vista físico!

ondas SP

¡Intentémoslo juntos, BIOGEOsférico!

¡Comenzamos por la parte más superficial del interior terrestre! ¿Qué le ocurren a las ondas? ¡En ambas se produce un incremento de velocidad! Esto quiere decir que las ondas se desplazan por material cada vez más sólido. ¡Esta capa, cuya profundidad es aproximadamente de 60 km es la denominada litosfera! La litosfera no es una capa continua, sino que se encuentra fragmentada en pedazos más o menos grandes a los que se denomina placas litosféricas.

Bajo la litosfera se observa una pequeña bajada en la velocidad de las ondas sísmicas, correspondiente a un descenso en la rigidez del material que atraviesan. ¡Ahora estamos hablando de la astenosfera, una capa que profundiza hasta los 660 km, de comportamiento plástico sobre la que “flotan” las capas litosféricas!

Después de la astenosfera nos encontramos con la mesosfera, una capa con una profundidad máxima de 2900 km. En esta capa la que la velocidad de las ondas sísmicas se incrementa a medida que se adquiere profundidad, lo cual indica que la rigidez de la capa aumenta con la profundidad hasta que, de repente nos encontramos con un cambio brusco: la velocidad de las ondas P desciende y las ondas S desaparecen. ¿Por qué ocurre esto, BIOGEOsférico? ¡Fácil! Se produce un cambio en el material por el que se propagan las ondas: el material se vuelve fluido y por eso las ondas S desaparecen. Esta discontinuidad tan marcada separa a la mesosfera del núcleo.

Por último, el núcleo puede dividirse en otras dos capas: el manto externo que es líquido y el interno, en el que las ondas P vuelven a propagarse a mayor velocidad, ya que es sólido.

De este modo, BIOGEOsférico, hemos dividido al interior terrestre en 5 capas diferentes de acuerdo con el comportamiento mecánico de los materiales que las componen, estructura también conocida como modelo dinámico del interior terrestre.

¡Hemos logrado estudiar el interior terrestre sin excavar ni tan siquiera un centímetro de la Tierra que está bajo nuestros pies!

 

REFERENCIAS Y ENLACES DE INTERÉS

Estructura interna de la Tierra – Proyecto Biosfera

Tarbuck, E., Lutgens, F. and Tasa, D. (2005). Ciencias de la tierra. 8ª ed. Madrid: Pearson Educación.

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