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.
