¿A qué velocidad gira el núcleo interno terrestre?

El 27 de septiembre de 1971, una bomba nuclear explotó en el archipiélago ruso de Nueva Zembla. La intensa explosión envió ondas a tal profundidad que rebotaron en el núcleo interno terrestre, señales que llegaron a un conjunto de cientos de oídos mecánicos a 6400 kilómetros de distancia, hasta Montana. Tres años después, esos oídos captaron una señal cuando explotó una segunda bomba en el mismo lugar.

Estas dos explosiones nucleares formaron parte de cientos de ensayos detonados en plena Guerra Fría. Y ahora, los registros de estas ondas han causado revuelo entre los geólogos. Han ayudado a los científicos a calcular una de las estimaciones más precisas hasta la fecha de la velocidad a la que gira el núcleo interno de nuestro planeta.

Los moradores de la superficie saben que la Tierra gira sobre su eje una vez cada 24 horas. Pero el núcleo interno es una bola de hierro con el tamaño aproximado de la Luna que flota en un mar de metal fundido, es decir, que es capaz de rotar independientemente de la rotación planetaria, un fenómeno denominado superrotación. Y la velocidad a la que gira ha sido un tema de debate candente.

Aprovechando las señales zigzagueantes de esas explosiones nucleares de hace décadas, John Vidale, sismólogo de la Universidad del Sur de California, ha conseguido la última estimación de su velocidad. En un estudio publicado en Geophysical Research Letters, explica que es probable que el núcleo interno gire un poco más rápido que la superficie terrestre. Si el cálculo es correcto, significa que si permanecieras en un punto del ecuador durante un año, la parte del núcleo interno que al principio estaba bajo tus pies acabaría bajo un lugar situado a 7,7 kilómetros de distancia.

«Es un trabajo bueno y meticuloso», afirma Paul Richards, sismólogo de la Universidad de Columbia y coautor de un estudio de 1996 que documentó la superrotación del núcleo interno por primera vez. «Algo está cambiando ahí abajo».

Comprender la historia y la dinámica actual de la bola de hierro del interior del planeta podría revelar más pistas sobre los procesos que cargan y estabilizan nuestro campo magnético, un campo de fuerza geológico que protege nuestro mundo de varios tipos de radiación perjudicial. Aún no entendemos del todo cómo funciona esta dinamo magnética, pero se sospecha que está vinculada a los misteriosos movimientos dentro del planeta.

«La Tierra es un laboratorio natural extremo», afirma Elizabeth Day, sismóloga en el Imperial College London que no participó en la investigación. A miles de kilómetros bajo nuestros pies, las presiones son aplastantes y las temperaturas, abrasadoras. «No es fácil reproducir todos esos factores en un laboratorio real. Pero si podemos observar el interior de la Tierra, nos haremos una idea de este conjunto de condiciones extremo».

Este nuevo trabajo es solo uno de los muchos intentos de averiguar el ritmo de superrotación del núcleo, pero propone una de las velocidades de superrotación más lentas sugeridas hasta la fecha. Con todo, según Day, que existan diferencias entre estos estudios no es algo necesariamente malo.

«No significa que alguien se equivoque», afirma. «Solo significa que cada uno analiza cosas ligeramente distintas».

El enigma del núcleo

Las investigaciones anteriores, entre ellas el estudio de Richards, emplearon varias propiedades de las ondas sísmicas que atraviesan el planeta para calcular sus estimaciones de la superrotación del núcleo interno, y hay varias que la sitúan en torno a unas décimas de grado al año. Sin embargo, tomar esas medidas no es tarea fácil y la resolución de muchos de estos análisis era baja. Pero a diferencia de los terremotos, que emiten vibraciones, las explosiones nucleares proporcionan una señal clara con la que trabajar.

«Es como si a la Tierra la hubiera golpeado un martillo», explica Day.

El problema era la extracción de los datos, que están codificados en las cintas del Large Aperture Seismic Array en Montana. Para los años 90, las cintas habían llegado al Laboratorio Sismológico de Albuquerque, donde Paul Earle, entonces alumno de posgrado de la Institución Scripps de Oceanografía, se encargaba de extraer los ecos de los ensayos nucleares soviéticos de las cintas deterioradas.

Earle pasó dos semanas en una sala llena de cajas cargadas de discos con etiquetas crípticas. Muchas de las cintas estaban desgastadas y su información magnética se ha perdido. Earle, ahora sismólogo del Servicio Geológico de Estados Unidos, cuenta que solo una de cada diez eran legibles con un radiocasete.

Pero valió la pena el esfuerzo. Earle, Vidale y Doug Dodge, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, utilizaron las ondas provocadas por las explosiones nucleares para escudriñar el núcleo del planeta. Comparando las huellas de las ondas diseminadas por las explosiones en casi el mismo lugar en 1971 y 1974, el equipo podía calcular la velocidad a la que había girado el núcleo interno en relación al resto del planeta. Richards explica que el proceso es similar a rastrear el movimiento de un avión por radar.

Sus resultados iniciales, publicados en un estudio de Nature en el año 2000, indicaban un índice de rotación de 0,15 grados al año. A continuación, Vidale cambió de rumbo y no volvió a pensar en el núcleo interno durante casi 15 años.

Profundizando en el misterio

Esto cambió en diciembre de 2018, cuando entró en la conferencia anual de la Unión Americana de Geofísica. Allí, Vidale observó el trabajo de Jiayuan Yao, ahora investigador adjunto de la Universidad Tecnológica de Nanyang.

Yao había peinado decenas de miles de terremotos en busca de pares que hubieran empezado en momentos diferentes pero exactamente en el mismo lugar. Comparando las ondas sísmicas que habían rozado el núcleo interno en 40 de estos pares geológicos, esperaba desentrañar los misterios de las profundidades de nuestro planeta.

«Son datos fantásticos», cuenta Vidale. Sin embargo, la interpretación de los datos de Yao no apuntaba a una superrotación, sino que sugería la existencia de algo distinto.

Vidale, intrigado por este misterio, volvió a sus datos sobre las explosiones nucleares, pero como no encontraba los códigos de análisis originales, se vio obligado a empezar de cero y profundizar en las ondas de la Guerra Fría con un método actualizado.

El análisis resultante revelaba superrotación, pero era más lenta y precisa que las estimaciones anteriores, que apuntaba al nuevo índice de 0,07 grados al año entre 1971 y 1974.

Cierta incertidumbre

Pero aunque otros científicos alaban la meticulosidad del último análisis de Vidale, el debate dista de estar zanjado.

Hace poco, Yao y sus colegas publicaron una intrigante explicación alternativa a partir de sus datos sobre los pares de terremotos. Postulan que quizá el núcleo interno rote a la misma velocidad que el resto del planeta y la diferencia aparente pueda explicarse por la superficie accidentada del núcleo interno, que cambia con el paso del tiempo, con la creación de montañas y cañones en ese orbe de hierro.

Para Vidale, ese análisis resulta intrigante, pero aunque coincide en que podría haber algo más que la superrotación en esa mezcla, se muestra escéptico ante la explicación precisa de Yao.

Richards está de acuerdo en que cabe la posibilidad de que el propio núcleo se deforme con el paso del tiempo.

«Es como cuando tiras una pizza al aire», explica. «Gira, pero también aletea. Se deforma conforme rota».

Xiaodong Song, sismólogo de la Universidad de Illinois y coautor del estudio de 1996 que documentó la rotación del núcleo interno por primera vez, añade que también es posible que el índice de rotación del núcleo interno varíe con el tiempo. Por email expone que, aunque el último índice de Vidale es sólido, se limita a un solo periodo temporal, de forma que se necesitan más confirmaciones.

«Cuesta mucho hacer estos estudios», afirma Jessica Irving, sismóloga de la Universidad de Princeton. «Cada dato es valioso y, por desgracia, no hay muchos». Quizá haya respuestas más definitivas en el horizonte. Los análisis están mejorando y los datos se acumulan en sismógrafos de todo el mundo que permanecen a la escucha de cualquier temblor del planeta.

Según Yao, resolver el enigma del núcleo interno «no tiene por qué llevar otra década».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com