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El tamaño del núcleo de los planetas terrestres
Alberto González Fairén

¿Qué determina el volumen del núcleo de los planetas rocosos? ¿Coinciden los modelos con las mediciones?
os planetas terrestres del Sistema Solar tienen núcleos constituidos fundamentalmente por aleaciones metálicas ricas en hierro y níquel, escondidos bajo mantos y cortezas de silicatos. Los modelos clásicos que describen el tamaño de los núcleos de los planetas terrestres predicen que los núcleos planetarios deben ocupar un volumen cada vez menor, respecto al volumen total de cada planeta, al aumentar la distancia del planeta al Sol. Así, Mercurio, el mundo más cercano al Sol, tendría un núcleo enorme respecto a su volumen total, que comprendería casi el 75% de la masa del planeta; la Tierra y Venus tendrían núcleos de volumen mediano que comprenderían aproximadamente el 33% de sus masas; y Marte tendría un núcleo mucho más pequeño, de aproximadamente el 20% de su masa (Figura 1).
El interior de los planetas terrestres del Sistema Solar
Figura 1: El interior de los planetas terrestres del Sistema Solar.
(R. Kelly, NASA) Click para ampliar!
Una variedad similar en las proporciones de metal/silicato se observa igualmente en meteoritos condríticos, de tal modo que algunos presentan proporciones altas de metal, mientras que otros tienen proporciones relativamente bajas. Y esta variedad de proporciones no es sencilla de explicar. De hecho, las concentraciones de metal necesarias para formar un núcleo proporcionalmente tan masivo como el de Mercurio, o las enormes proporciones de ferroníquel que se observan en las condritas ricas en metales, son demasiado altas como para poder ser explicadas simplemente como consecuencia del rango térmico existente en la nebulosa solar, con temperaturas más elevadas a menor distancia del Sol. Por lo tanto, algún otro proceso físico o químico debe haber enriquecido diferencialmente el sistema solar interior en hierro durante su evolución temprana.

En julio de este año, una investigación liderada por William McDonough, de la Universidad de Maryland, y Takashi Yoshizaki de la Universidad de Tohoku, proponía una posible solución a este problema. Según su modelo, el gradiente de volúmenes relativos de metales podría haber sido determinado por la actividad del campo magnético solar primitivo: cuando el gas nebular alrededor del joven Sol comenzó a condensarse en partículas de diferente composición, el campo magnético solar recién formado impuso una gradación de distancias en las partículas ricas en metales respecto al Sol. De esta forma, las partículas metálicas se situarían preferentemente más cerca del Sol, atraídas por el magnetismo solar, mientras que las partículas de silicatos tendrían una distribución más homogénea e independiente de la proximidad al Sol.

El modelo de McDonough y Yoshizaki propone una solución elegante para entender la distribución de metales en el Sistema Solar interior. Sin embargo, los últimos resultados proporcionados por la sonda InSight acerca del interior de Marte plantean nuevas dudas. InSight acaba de suministrar los primeros datos obtenidos con un sismómetro sobre la superficie de otro planeta (Figura 2), que indican que Marte tiene un núcleo más voluminoso de lo pensábamos. En tres artículos publicados también en julio de este año, el equipo de InSight revoluciona nuestro conocimiento sobre el interior de Marte.

InSight aterrizó en Marte en noviembre de 2018, y desde entonces ha proporcionado datos sobre la estructura interna del planeta, incluyendo las primeras mediciones de terremotos en Marte. Sabemos que, en las profundidades del subsuelo de la Tierra, las ondas sísmicas cambian sus velocidades y direcciones en los lugares donde cambia la composición y densidad de los materiales. Por lo tanto, estudiar las ondas sísmicas sirve para desentrañar la estructura interna de un planeta y los límites entre sus capas internas.

Por supuesto, las mediciones sísmicas en Marte han sido notablemente más complicadas que en la Tierra. Por un lado, en nuestro planeta disponemos de decenas de miles de sismógrafos, que además permiten establecer redes complejas y compartir y cruzar datos entre ellos; mientras que en Marte sólo tenemos un único sismógrafo, en un único punto inamovible. Por otro lado, la Tierra es un mundo muy activo capaz de generar notables terremotos; en comparación, Marte está tremendamente quieto en su interior, hasta el punto de que los temblores detectados por los sensibles instrumentos de InSight no podrían ser apreciados por astronautas en la superficie.

Además, el equipo de InSight ha tenido que lidiar con muchas fuentes sonoras alternativas, incluidos los vientos superficiales, los remolinos de polvo, posibles impactos de micromeoritos, y los crujidos de la estructura metálica de la propia sonda a medida que se calienta y enfría cada día marciano. El trabajo de “limpiar” los datos de todas estas posibles fuentes de sonido alternativas no ha sido trivial.

Aún con todos estos problemas, las mediciones proporcionadas por InSight de los terremotos marcianos han permitido detectar distintas capas en el interior de Marte, incluido el límite de su núcleo. Estas medidas han permitido determinar que el núcleo marciano tiene aproximadamente 3.700 km de diámetro, es decir, casi la mitad del diámetro del planeta, lo que implica que es un poco más grande y un poco menos denso que lo que se pensaba.

Los datos de InSight probablemente implican que debemos afinar nuestros modelos sobre los interiores planetarios. Al fin y al cabo, solo hemos medido directamente los núcleos de la Tierra (desde principios de los 1900), la Luna (en 2011) y Marte (este verano), y cada nueva medida nos indica con más precisión la verdadera naturaleza del interior de los planetas terrestres.
Representación artística de InSight
Figura 2: Representación artística de InSight captando terremotos en Marte. (NASA/JPL-Caltech) Click para ampliar!
 
 
Madrid, España, 21 de Agosto de 2021.
 
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