Estructura interna de la Tierra: corteza, manto y núcleo explicados
Descubre la estructura interna de la Tierra: corteza, manto y núcleo explicados con claridad—capas, composición y cómo los sismógrafos revelan sus secretos.
La estructura interna de la Tierra está organizada en capas que difieren tanto física como químicamente. Desde la superficie hacia el centro se reconocen la corteza, el manto y el núcleo (dividido en núcleo externo e núcleo interno). La Tierra tiene la forma de un esferoide oblato, ligeramente achatado en los polos y abultado en el ecuador.
Resumen de las capas
De fuera hacia dentro:
- Corteza: capa sólida más externa, formada por rocas ricas en elementos ligeros.
- Manto: capa extensa y mayoritaria en volumen, más densa que la corteza; presenta zonas sólidas y zonas parcialmente viscosas o plásticas.
- Núcleo: compuesto principalmente por hierro y níquel; separado en un núcleo externo líquido y un núcleo interno sólido.
La corteza
La corteza es la capa más externa y está formada por rocas sólidas. Predominan elementos ligeros como el silicio, el oxígeno y el aluminio. Por su composición química se distingue tradicionalmente el término sial (silicio = Si; aluminio = Al), o corteza félsica, para las rocas continentales más ricas en sílice, frente a rocas oceánicas más básicas.
- Espesor típico: en corteza oceánica ~5–10 km; en corteza continental ~30–70 km (puede exceder 70 km en raíces orogénicas).
- Densidad aproximada: 2,2–3,0 g/cm³, según tipo de roca.
- El límite entre la corteza y el manto se llama Moho (discontinuidad de Mohorovičić): es un salto en la velocidad de las ondas sísmicas que indica un cambio brusco en composición y densidad.
El manto
El manto está situado debajo de la corteza y ocupa la mayor parte del volumen de la Tierra. Está compuesto principalmente por oxígeno y silicio, junto con cantidades importantes de magnesio y hierro; por ello se le denomina a veces sima (Si de silicio + ma de magnesio) o rocas máficas.
- Espesor aproximado: ~2 900 km (desde la base de la corteza hasta la frontera núcleo-manto).
- Densidad media: aumenta con la profundidad, del orden ~3,3 a 5,7 g/cm³.
- Temperaturas: desde ~500–900 °C cerca de la litosfera inferior hasta ~3 500 °C en la vecindad del límite con el núcleo.
El manto se divide en subcapas con propiedades distintas:
- Parte superior del manto: es sólida y, junto con la corteza, forma la litosfera. La roca típica es la peridotita (rica en olivino y piroxenos). La litosfera está fragmentada en placas rígidas que se desplazan sobre la capa inferior.
- Astenosfera (zona parcialmente dúctil o semilíquida): situada por debajo de la litosfera, tiene mayor fluidez relativa y permite el movimiento de las placas. En el texto original apareció como “estetosfera”, el término correcto en español es astenosfera.
- Manto medio e inferior: presentan cambios graduales en mineralogía por presión (por ejemplo transformación de olivino a espinela y bridgmanita). Estas transiciones afectan la velocidad de las ondas sísmicas y la dinámica convectiva.
La convección en el manto (movimiento lento de material debido a diferencias de temperatura y densidad) es la fuerza motriz principal de la tectónica de placas, responsable de la formación de montañas, la deriva continental, la subducción y la actividad volcánica.
El núcleo
El núcleo terrestre está compuesto principalmente por hierro y níquel, con pequeñas fracciones de elementos más ligeros (como azufre, oxígeno o silicio). Las estimaciones de temperatura en el interior del núcleo llegan a unos 4 000–6 000 °C y las presiones alcanzan cientos de gigapascales (GPa).
- Núcleo externo: capa líquida que se extiende desde la frontera núcleo-manto (a ~2 890 km de profundidad) hasta la frontera con el núcleo interno (a ~5 150 km de profundidad). Su naturaleza líquida se dedujo porque las ondas S (de corte) no atraviesan esta zona. La dinámica del núcleo externo (convección del hierro fundido combinada con la rotación de la Tierra) genera el campo magnético geodínamo.
- Núcleo interno: esfera central sólida con radio aproximado ~1 220 km (centro de la Tierra a ~6 371 km). A pesar de las altas temperaturas, la enorme presión hace que el hierro esté en estado sólido. El núcleo interno crece lentamente por solidificación del material del núcleo externo.
Densidades estimadas en el núcleo: del orden de ~9,9 a más de 13 g/cm³ hacia el centro.
Cómo conocemos estas capas
Gran parte de lo que sabemos proviene de la sismología: los sismógrafos registran las ondas producidas por terremotos y permiten inferir cómo cambian velocidad y dirección al atravesar materiales distintos. Observaciones clave:
- La discontinuidad de Mohorovičić (Moho) se detecta como un salto en las velocidades sísmicas entre corteza y manto.
- Las ondas S no atraviesan el núcleo externo: esto indica que esa capa es líquida.
- Las zonas de sombra y las refracciones y reflexiones de las ondas P y S permiten localizar límites como el manto inferior y las transiciones dentro del manto y el núcleo.
Además de la sismología, otras fuentes de información son los estudios de gravedad y campo magnético, experimentos de laboratorio que simulan altas presiones y temperaturas, y el estudio de meteoritos como análogos de la composición primordial de la Tierra.
Implicaciones y procesos importantes
- La tectónica de placas y la actividad volcánica están vinculadas al comportamiento del manto y la estructura litosfera–astenosfera.
- El campo magnético terrestre se genera en el núcleo externo por movimientos convectivos del hierro líquido (geodínamo), y protege la atmósfera y la biosfera de la radiación solar y cósmica.
- La transferencia de calor desde el núcleo y la desintegración radiactiva en el manto alimentan la convección y los procesos geodinámicos.
Aunque el esquema general de corteza, manto y núcleo está bien establecido, la explicación completa de fenómenos internos (detalles de composición química, comportamiento de materiales a presiones extremas o la dinámica fina de la convección) sigue siendo objeto de investigación. Parece que en algunas capas, debido a la alta temperatura y presión, la minería de fases y la cristalización de minerales producen mezclas complejas de líquido y cristales, lo que complica la interpretación de las señales sísmicas y la modelización geodinámica.
Diagrama de corte de la Tierra. Las proporciones no son exactas
El moho
El moho, llamado propiamente discontinuidad de Mohorovičić, es el límite entre la corteza terrestre y el manto. Fue descubierto por el sismólogo croata Andrija Mohorovičić en 1909. Descubrió que los sismogramas de los terremotos mostraban dos tipos de ondas sísmicas. Hay una onda superficial más lenta que llega primero, y una onda profunda más rápida que llega después. Razonó que la onda más profunda cambiaba de velocidad al llegar justo por debajo del manto. La razón por la que iba más rápido era que el material del manto era diferente al de la corteza.
La discontinuidad se encuentra a 30-40 km por debajo de la superficie de los continentes, y a menos profundidad bajo los fondos oceánicos.
Perforación de agujeros
Los geólogos llevan años intentando llegar al Moho. A finales de los años 50 y principios de los 60, el proyecto Mohole no obtuvo suficiente apoyo y fue cancelado por el Congreso de Estados Unidos en 1967. La Unión Soviética también realizó esfuerzos. Durante 15 años alcanzaron una profundidad de 12.260 metros (40.220 pies), el agujero más profundo del mundo, antes de abandonar el intento en 1989.
Alcanzar la discontinuidad sigue siendo un objetivo científico importante. Una propuesta más reciente considera una cápsula de tungsteno autodescendente. La idea es que la cápsula se llene de material radiactivo. Esto desprendería suficiente calor para fundir la roca circundante, y la cápsula sería arrastrada hacia abajo por la gravedad.
El proyecto japonés Chikyū Hakken ("Descubrimiento de la Tierra") prevé utilizar un taller de perforación para descender a través de la corteza oceánica más fina. El 6 de septiembre de 2012, el buque de perforación científica en aguas profundas Chikyu estableció un nuevo récord mundial al perforar y obtener muestras de roca a más de 2.111 metros de profundidad en el fondo marino de la península japonesa de Shimokita, en el noroeste del océano Pacífico.
Isla Macquarie
La isla de Macquarie, frente a Tasmania, se encuentra en el punto de encuentro de dos enormes placas oceánicas: la placa del Pacífico y la placa indoaustraliana. La isla está formada por material empujado desde las profundidades del manto terrestre. Se cree que la roca verde de la ofiolita se formó en el moho, y fue llevada hacia arriba por una dorsal medio-oceánica. Ahora sale a la superficie porque las dos placas se están juntando. Es el único lugar de la Tierra donde esto ocurre actualmente. Hay otros lugares en los que se encuentra la ofiolita, pero fueron sacados a la superficie hace muchos millones de años. Las ofiolitas se encuentran en todos los grandes cinturones montañosos del mundo.
Preguntas y respuestas
P: ¿Cuáles son las capas de la Tierra?
R: La estructura de la Tierra se divide en cuatro capas. Éstas incluyen una capa sólida exterior llamada corteza, una capa altamente viscosa llamada manto, una capa líquida que es la parte exterior del núcleo llamada núcleo externo y un centro sólido llamado núcleo interno.
P: ¿Cómo se describe la forma de la Tierra?
R: La forma de la Tierra se describe como un esferoide oblato, lo que significa que está ligeramente achatada en los polos y abultada en el ecuador.
P: ¿Qué se descubrió entre la corteza y el manto terrestre?
R: Entre la corteza y el manto de la Tierra se descubrió un límite llamado Moho. Este descubrimiento mostró cambios importantes en la estructura a medida que se profundiza.
P: ¿Qué elementos componen la mayor parte de la corteza terrestre?
R: La mayor parte de la corteza terrestre está formada principalmente por elementos más ligeros como el silicio, el oxígeno y el aluminio. Por ello se conoce como sial (silicio = Si; aluminio = Al) o félsica.
P: ¿Qué constituye la mayor parte del manto terrestre?
R: La mayor parte del manto terrestre se compone principalmente de oxígeno, silicio y magnesio, el elemento más pesado, por lo que se conoce como sima (Si por silicio + ma por magnesio) o máfica.
P:¿Qué tipo de roca forma la parte superior del manto?
R:La parte superior del manto forma la base de la corteza y está compuesta por roca pesada peridotita . Junto con las placas continentales y oceánicas forma la litosfera .
P:¿Cuáles son las características y la composición del núcleo terrestre? R: El núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, y su temperatura ronda los 5000-6000 °C, similar a la de la fotosfera del Sol. Su composición puede estar cambiando a una mezcla de líquido y cristales debido a la alta presión y temperatura.
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