Temperaturas en el núcleo de la Tierra basadas en experimentos de fusión y transformación de fase en hierro

Área de la Ciencia:

• La geofísica es la geofísica.
• Física de las altas presiones.
• Ciencia de los materiales ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• El núcleo de la Tierra, compuesto principalmente de hierro, existe bajo presiones y temperaturas extremas.
• Comprender el punto de fusión y las transformaciones de fase del hierro es crucial para modelar la dinámica del núcleo.

Objetivo del estudio:

• Para determinar experimentalmente el punto de fusión del hierro a presiones relevantes para el núcleo de la Tierra.
• Desarrollar un modelo que explique las distintas propiedades del núcleo interno y externo basado en el comportamiento de fase del hierro.

Principales métodos:

• Se realizaron experimentos con celdas de yunque de diamante calentadas con láser para simular presiones de núcleo de hasta 150 gigapascals.
• Se realizaron mediciones de la fusión y las transformaciones de fase del hierro en estas condiciones extremas.

Principales resultados:

• Se observó que el hierro se derrite a aproximadamente 363,85 gigapascales y 6350 +/- 350 Kelvin.
• Un modelo simple explica con éxito la dependencia de la presión de la temperatura de fusión del hierro, diferenciando las condiciones internas y externas del núcleo.
• El núcleo interno es casi isotérmico y está compuesto de hierro hexagonal más compacto con impurezas sólidas menores.
• Las densidades del núcleo exterior, con menos del 2% de impurezas sólidas, coinciden con los datos sísmicos a lo largo de un gradiente térmico.

Conclusiones:

• Los datos experimentales sobre la fusión del hierro a altas presiones proporcionan una base para comprender la estructura del núcleo de la Tierra.
• El modelo propuesto apoya la existencia de un núcleo interno sólido y un núcleo externo líquido con distintas composiciones y perfiles térmicos.
• Los datos de densidad sísmica se pueden conciliar con modelos teóricos considerando impurezas menores en el núcleo externo del hierro.