Simulaciones Chinas Sugieren Estado Superiónico en el Núcleo Interno Terrestre

La geofísica profunda sugiere que el núcleo terrestre alberga materia en un estado que desafía las clasificaciones convencionales: el estado superiónico. Esta condición, caracterizada por la coexistencia de presiones y temperaturas extremas, se asemeja conceptualmente al hielo superiónico hipotético postulado en los núcleos de gigantes gaseosos como Urano y Neptuno. El núcleo interior, una esfera con un radio aproximado de 2,500 kilómetros, está compuesto fundamentalmente por una aleación de hierro y níquel, con la presencia de elementos ligeros como oxígeno, azufre o carbono, según las estimaciones actuales.

La información sobre esta región inaccesible se obtiene principalmente a través del análisis de ondas sísmicas y del campo magnético terrestre, dado que no existen muestras directas disponibles. Investigadores de la Academia de Ciencias de China (CAS), específicamente del Instituto de Geoquímica de la Academia China de Ciencias (IGCAS), emplearon simulaciones computacionales avanzadas basadas en la teoría de la mecánica cuántica para modelar las condiciones en el centro del planeta. Estos modelos, que integran la Dinámica Molecular ab initio (MD), indican que las aleaciones de hierro mezcladas con elementos livianos como el hidrógeno, el oxígeno y el carbono experimentan una transición a un estado superiónico bajo las condiciones del núcleo interno.

En esta estructura exótica, los elementos ligeros exhiben una movilidad similar a la de un líquido, difundiéndose libremente a través de una matriz o red de hierro que permanece ordenada y sólida. El geofísico Yu He, líder del equipo de investigación en la CAS, calificó este hallazgo como un resultado "bastante anómalo". La propuesta de un estado superiónico ofrece una explicación coherente para la velocidad de onda de cizallamiento (onda S) reducida observada mediante análisis sismológicos, lo que confiere al núcleo interno su relativa "suavidad" estructural. Las ondas S, que no se propagan a través de líquidos, no se transmiten en el núcleo externo líquido, pero su comportamiento anómalo en el interior sólido se explica mejor con esta fase intermedia.

Este marco teórico podría dilucidar los cambios estructurales a lo largo del tiempo en el núcleo y la mecánica subyacente a la generación de corrientes de convección, procesos esenciales para el mantenimiento del campo magnético terrestre. Si bien los primeros experimentos para estudiar estas fases implicaron el uso de muestras impulsadas por láser bajo alta presión y temperatura, el soporte actual para el modelo superiónico se basa primordialmente en las simulaciones de dinámica molecular ab initio. La validación experimental directa bajo estas condiciones extremas sigue siendo tecnológicamente inalcanzable, consolidando el estado superiónico como una hipótesis científica prominente.

El estudio de la dinámica del núcleo interno, que tiene un ancho de unos 2,400 kilómetros, es crucial, ya que su rotación, que puede variar con respecto al resto del planeta, influye en el campo magnético y, potencialmente, en la duración del día terrestre. El IGCAS, institución clave en esta investigación, subraya su capacidad en instrumentación y la investigación de fenómenos profundos a través de su participación en proyectos como la finalización de su observatorio subterráneo de neutrinos de Jiangmen. La comprensión de la composición y el estado de la materia en el centro planetario es fundamental para entender la habitabilidad de la Tierra, al influir en el ciclo de elementos vitales como el hidrógeno, el oxígeno y el carbono.