Una anomalía en las ondas sísmicas enviadas por dos terremotos ocurridos en unas remotas islas del Pacífico con dos décadas de intervalo indicaría cambios en el núcleo externo de la Tierra. En mayo de 1997, un gran terremoto sacudió la región de las Islas Kermadec en el Océano Pacífico Sur. Un poco más de 20 años después, en septiembre de 2018, un segundo gran terremoto golpeó el mismo lugar y sus ondas de energía sísmica emanaron de la misma región.
Pese a las dos décadas de diferencia, debido a que ocurrieron en la misma región, se esperaría que enviaran ondas sísmicas a través de las capas de la Tierra a la misma velocidad, dijo en un comunicado Ying Zhou, geocientífico del Departamento de Geociencias del Virginia Tech.
Pero en los datos registrados en cuatro de las más de 150 estaciones de la Red Sismográfica Global que graban las vibraciones sísmicas en tiempo real, Zhou encontró una anomalía entre los eventos gemelos: durante el terremoto de 2018, un conjunto de ondas sísmicas conocidas como ondas SKS viajó aproximadamente un segundo más rápido que sus contrapartes tenían en 1997.
Según Zhou, cuyos hallazgos se publicaron recientemente en Communications Earth & Environment, esa discrepancia de un segundo en el tiempo de viaje de las ondas SKS nos brinda una visión importante y sin precedentes de lo que sucede en las profundidades del interior de la Tierra, en su núcleo externo.
El núcleo externo está intercalado entre el manto, la gruesa capa de roca debajo de la corteza terrestre, y el núcleo interno, la capa interior más profunda del planeta. Está compuesto principalmente de hierro líquido que sufre convección, o flujo de fluido, a medida que la Tierra se enfría. Este remolino resultante de metal líquido produce corrientes eléctricas responsables de generar el campo magnético de la Tierra, que protege el planeta y toda la vida en él de la radiación dañina y los vientos solares.
Sin su campo magnético, la Tierra no podría albergar vida, y sin los flujos de metal líquido en movimiento en el núcleo exterior, el campo magnético no funcionaría. Pero la comprensión científica de esta dinámica se basa en simulaciones, dijo Zhou, profesor asociado. "Solo sabemos que, en teoría, si tiene convección en el núcleo externo, podrá generar el campo magnético", dijo.
Los científicos también solo han podido especular sobre la fuente de los cambios graduales en la fuerza y la dirección del campo magnético que se han observado, lo que probablemente implica cambios en los flujos en el núcleo externo. "Si miras el polo geomagnético norte, actualmente se mueve a una velocidad de unos 50 kilómetros por año", dijo Zhou. "Se está alejando de Canadá y hacia Siberia. El campo magnético no es el mismo todos los días. Está cambiando. Dado que está cambiando, también especulamos que la convección en el núcleo externo está cambiando con el tiempo, pero no hay evidencia directa. Nunca lo habíamos visto."
Encontrar esa evidencia
Zhou se dispuso a dar con esa evidencia. Los cambios que ocurren en el núcleo externo no son dramáticos, dijo, pero vale la pena confirmarlos y comprenderlos fundamentalmente. En las ondas sísmicas y sus cambios de velocidad en una escala de tiempo de una década, Zhou vio un medio para "muestrear directamente" el núcleo exterior. Eso es porque las ondas SKS que ella estudió lo atraviesan.
"SKS" representa tres fases de la onda: primero atraviesa el manto como una onda S u onda de corte; luego al núcleo externo como una onda de compresión; luego retrocede a través del manto como una onda S. La rapidez con que viajan estas ondas depende en parte de la densidad del núcleo externo que se encuentra en su camino. Si la densidad es más baja en una región del núcleo externo a medida que la onda lo penetra, la onda viajará más rápido, tal como lo hicieron las ondas SKS anómalas en 2018.
"Algo ha cambiado en el camino de esa onda, por lo que ahora puede ir más rápido", dijo Zhou. Para Zhou, la diferencia en la velocidad de las ondas apunta a la formación de regiones de baja densidad en el núcleo externo en los 20 años transcurridos desde el terremoto de 1997. Esa mayor velocidad de onda SKS durante el terremoto de 2018 se puede atribuir a la liberación de elementos ligeros como hidrógeno, carbono y oxígeno en el núcleo externo durante la convección que tiene lugar a medida que la Tierra se enfría, dijo.
"El material que estaba allí hace 20 años ya no está", dijo Zhou. "Este es un material nuevo y más ligero. Estos elementos ligeros se moverán hacia arriba y cambiarán la densidad en la región donde están ubicados". Para Zhou, es evidencia de que el movimiento realmente está ocurriendo en el núcleo y está cambiando con el tiempo, como han teorizado los científicos. "Podemos verlo ahora", dijo. "Si podemos verlo a partir de ondas sísmicas, en el futuro, podríamos establecer estaciones sísmicas y monitorear ese flujo".