Un estudio revela que el núcleo interno de la Tierra podría contener una forma de hidrógeno que se mueve como líquido dentro del hierro sólido y ayudaría a explicar cómo funciona el campo magnético del planeta
El material no fue observado directamente, pero los cálculos permiten explicar diferencias en la composición y evolución del interior planetario
El centro de la Tierra podría albergar un material que parece desafiar las categorías comunes: hidrógeno que fluye como líquido, conduce electricidad y se desplaza dentro de una estructura sólida de hierro cristalino.
Según información de ScienceAlert, esta posibilidad surge de un estudio publicado en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Los resultados provienen de modelos computacionales, por lo que no representan una observación directa del núcleo.
La investigación fue realizada por especialistas de la Universidad de Xiamen y la Universidad de Columbia, quienes analizaron cómo se comporta el hidrógeno sometido a las temperaturas y presiones extremas del interior terrestre.
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¿Qué es el hidrógeno superiónico?
En este estado de la materia, los átomos de hidrógeno adquieren movilidad y circulan a través de una red cristalina formada por hierro. El resultado combina propiedades de sólidos y líquidos.
Esta forma presenta características poco comunes:
- Los átomos de hierro permanecen organizados en una estructura sólida
- El hidrógeno se desplaza dentro de esa red como si fuera un líquido
- El material puede conducir electricidad
- Su existencia requiere presiones y temperaturas extremas
El estudio no sostiene que el núcleo esté formado únicamente por esta sustancia. Plantea que el hidrógeno superiónico podría ser un componente relevante dentro de una mezcla dominada por hierro y otros elementos.
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Dos estructuras de hierro compiten dentro del núcleo
Los investigadores compararon dos formas en las que los átomos de hierro podrían organizarse alrededor del hidrógeno. Una corresponde a una estructura hexagonal compacta (HCP) y la otra a una disposición cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
Los cálculos mostraron diferencias importantes:
- La fase HCP presenta mayor estabilidad termodinámica en buena parte del núcleo interno
- La estructura BCC dispone de más energía libre y sería menos estable
- La fase BCC podría estabilizarse por encima de 6 mil 400 kelvin
- También necesitaría más de 20% de hidrógeno y alrededor de 3.6 millones de atmósferas
Aunque esas condiciones podrían favorecer la variante BCC, el material se fundiría antes de que esa fase lograra imponerse. Por ello, la investigación propone que la estructura HCP superiónica sería la que coexistiría con el material líquido del núcleo exterior.
El hidrógeno no estaría distribuido de manera uniforme
De acuerdo con el estudio publicado en PNAS, la concentración de hidrógeno disminuiría de forma marcada desde el borde del núcleo interno hacia su centro.
Ese gradiente radial produciría un intercambio continuo:
- El hidrógeno superiónico se movería hacia el límite del núcleo interno
- Al alcanzar esa zona perdería su estado superiónico
- Después se incorporaría a la mezcla líquida del núcleo exterior
- El proceso ocurriría mientras el núcleo interno crece cerca de un milímetro al año
Los autores señalan que esta redistribución puede generar flotabilidad química, considerada una posible fuente de energía para la geodinamo, el movimiento del material conductor que participa en la generación del campo magnético terrestre.
La temperatura tendría más peso que la presión
Uno de los principales hallazgos es que la distribución del hidrógeno estaría controlada principalmente por la temperatura respecto al punto de fusión del hierro, mientras la presión tendría una influencia menor.
“Nuestros resultados demuestran que la distribución no uniforme del hidrógeno superiónico en el núcleo interno es una consecuencia directa de la termodinámica de equilibrio”, concluyeron los investigadores.
El modelo también podría aplicarse a elementos ligeros como oxígeno y carbono, aunque serán necesarios nuevos estudios para integrarlos. Comprender esa mezcla permitirá afinar las explicaciones sobre la composición, dinámica y evolución del núcleo, una región que ningún ser humano podrá explorar directamente.
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