En términos generales, la Tierra tiene cuatro capas: la corteza sólida en el exterior, el manto y el núcleo -dividido entre el núcleo externo y el núcleo interno.
La corteza
La corteza es todo lo que podemos ver y estudiar directamente. La capa más delgada de la Tierra, la corteza, sigue midiendo unos 40 km de media, con una profundidad que oscila entre los 5 y los 70 km (~3-44 millas). Pero a la escala del planeta, eso es menos que la piel de una manzana.
Hay dos tipos de corteza: la continental y la oceánica. La corteza oceánica puede encontrarse en el fondo de los océanos o por debajo de la corteza continental; generalmente es más dura y profunda, y está formada por rocas más densas como el basalto, mientras que la corteza continental contiene rocas de tipo granítico y sedimentos. La corteza continental es más gruesa en tierra.
La corteza no es una cosa rígida, sino que está dividida en varias placas tectónicas. Estas placas tectónicas no son estacionarias, sino que están en movimiento relativo unas de otras. Según la relación y el entorno geológico, hay tres tipos de límites de placas tectónicas: convergentes (se mueven una hacia la otra), divergentes (se alejan de la otra) y transformantes (se mueven lateralmente).
Estas placas «flotan» sobre el manto superior, blando y plástico.
El manto
El manto se extiende a lo largo de 2.890 km, lo que lo convierte en la capa más gruesa de la Tierra. Constituye aproximadamente el 84% del volumen de la Tierra. Todo lo que sabemos sobre el manto lo conocemos de forma indirecta, ya que ningún estudio humano ha conseguido ir más allá de la corteza. La mayoría de las cosas que sabemos sobre el manto las conocemos gracias a los estudios sismológicos (más adelante se hablará de ello).
El manto también se divide en varias capas, basándose en las propiedades sismológicas. El manto superior se extiende desde donde termina la corteza hasta unos 670 km. Aunque esta zona se considera viscosa, también se puede considerar que está formada por roca, una roca llamada peridotita para ser más precisos. Por debajo de eso, el manto inferior se extiende desde 670 hasta casi 2900 kilómetros por debajo de la superficie.
Básicamente se acepta ya que el manto no está en un estado estacionario, sino en un estado de movimiento constante. Existe una circulación convectiva general, con material caliente que asciende hacia la superficie y material más frío que se adentra. En general, se piensa que esta convección dirige la circulación de las placas tectónicas en la corteza.
La mayoría de los terremotos se forman en la superficie, en la corteza; a medida que las placas refluyen y remolcan se crea tensión, y cuando esa tensión se libera o cuando algo se rompe se produce un terremoto. Sin embargo, los terremotos también pueden producirse en el manto, y a esas presiones no se puede hablar de fallas y roturas. En las zonas de subducción, donde un plano pasa por debajo de otro, se han observado terremotos a profundidades de hasta 670 km. El mecanismo que rodea a estos terremotos aún no se entiende bien, pero una de las teorías es que algunos minerales pasan de un estado a otro, cambiando su volumen en el proceso. Este cambio de volumen puede provocar terremotos.
Sin embargo, cada vez estamos más cerca de comprender el manto, incluso sin llegar a él. En los últimos tiempos, los investigadores se han acercado a replicar la alta temperatura/presión del manto, y los modelos informáticos de alto nivel también están revelando algunos de sus secretos.
El núcleo
A veces nos referimos al núcleo como una sola cosa, aunque el núcleo interno y el núcleo externo son fundamentalmente diferentes: no son capas de la misma cosa. El núcleo interno «sólido» tiene un radio de ~1.220 km, mientras que el núcleo externo «líquido» se extiende hasta un radio de ~3.400 km.
Espera, si no pudiéramos ir al manto, ¿cómo podríamos saber que uno es sólido y otro no? Pues, como antes, la respuesta es la misma: ondas sísmicas (ya casi llegamos).
El núcleo interno
Las temperaturas y presiones del núcleo interno son absolutamente extremas, de aproximadamente 5.400 °C (9.800 °F) y de 330 a 360 gigapascales (3.300.000 a 3.600.000 atm).
En general se cree que el núcleo interno crece muy lentamente – a medida que el núcleo se enfría, más del núcleo externo se solidifica y se convierte en parte del núcleo interno. Se cree que la tasa de enfriamiento es muy baja, de unos 100 grados Celsius por cada mil millones de años. Sin embargo, se cree que incluso este lento crecimiento tiene un impacto significativo en la generación del campo magnético de la Tierra por la acción de la dinamo en el núcleo externo líquido.
Más bien parece que el núcleo interno es asimétrico en la línea Este-Oeste. Existe un modelo que explica esta asimetría con la fusión en un lado y la cristalización en el otro. Es probable que esta anomalía también afecte al campo magnético de la Tierra, creando una asimetría en el lado de la cristalización.
El núcleo externo
El núcleo externo es un fluido de baja viscosidad (unas diez veces la viscosidad de los metales líquidos en la superficie) – «líquido» es un término bastante impropio. Al tener una viscosidad muy baja, es fácilmente deformable y maleable. Es el lugar de la convección violenta. También se cree que sufre corrientes de convección muy violentas. La agitación del núcleo externo y su movimiento relativo es responsable del campo magnético de la Tierra.
La parte más caliente del núcleo externo es en realidad más caliente que el núcleo interno; las temperaturas pueden alcanzar los 6.000° Celsius (10.800° Fahrenheit) – tan caliente como la superficie del sol.
Cómo conocemos las capas de la Tierra
Sólo podemos ver fracciones muy pequeñas de la corteza terrestre, que a su vez es una pequeña fracción de nuestro planeta – así que ¿cómo podemos saber todas estas cosas?
Pues bien, la mejor fuente de información que tenemos son las ondas sísmicas. Cuando se produce un terremoto, libera ondas de presión que luego se propagan por todo el planeta. Estas ondas llevan consigo información de las capas que atraviesan, incluyendo el manto y el núcleo. El estudio de la propagación de las ondas a través de la Tierra nos permite conocer las propiedades físicas de su interior. Por ejemplo, algunas ondas se propagan sólo a través de medios sólidos, mientras que otras se propagan tanto a través de medios sólidos como líquidos, por lo que pueden mostrar si alguna capa es sólida o no. Las ondas sísmicas muestrean franjas estrechas del interior de la Tierra, por lo que también podemos aislar la información que transportan; analizando varios terremotos registrados en varias estaciones sísmicas, podemos producir un análisis similar a un TAC de una zona.
Los rayos se curvan y reflejan en función de las propiedades del medio que atraviesan, y la velocidad de la onda también se ve afectada por el medio.
Además, las simulaciones modernas en el laboratorio mostraron cómo se comportan probablemente los minerales a esas temperaturas y presiones, y también tenemos información gravitacional y magnética indirecta, así como estudios sobre el magma y los cristales encontrados en la superficie – pero el grueso de la información proviene de la sismología global. Es sencillamente asombroso que, sin acercarnos a ella, podamos saber tanto sobre las capas de la Tierra.