Las capas de la Tierra. Nuestro planeta tiene un radio de 6.371 km y, a pesar de que solo hemos podido excavar 12 km hacia su interior, sabemos perfectamente que las entrañas de la Tierra están formadas por distintas capas.
La Tierra es nuestro hogar en el Universo. Este planeta que se formó hace 4.543 millones de años y que flota en el espacio orbitando alrededor del Sol a una velocidad de 107.000 kilómetros por hora nos da todos los recursos necesarios para vivir y nos protege de las inclemencias del vacío espacial.
Resulta curioso, pues, que en toda nuestra historia como especie, que empezó hace 300.000 años con la aparición de los primeros Homo sapiens, lo más profundo que hayamos conseguido llegar sean 12 km hacia el interior de la Tierra.
Más allá de estos 12 km, absolutamente todas las máquinas se rompen y las temperaturas pasan de los 300 °C. Por lo tanto, teniendo en cuenta que la distancia desde la superficie terrestre al núcleo de la Tierra es de 6.371 km de media, apenas hemos avanzado un 0,18% de toda su profundidad.
Pero, ¿cómo sabemos qué hay debajo? ¿Qué temperaturas se alcanzan? ¿Por qué capas está formada la Tierra en su interior? En el artículo de hoy responderemos a estas y muchas otras preguntas, pues nos embarcaremos en un apasionante viaje hacia el centro de la Tierra.
Estructura de la Tierra
La Tierra es un planeta rocoso con un diámetro de 12.742 km que, debido a su rotación, tiene una forma de esferoide oblato, lo que significa que está achatada en los polos. Como cualquier planeta rocoso, tiene una superficie sólida y una serie de capas internas que conforman, a temperaturas muy elevadas, lo que sería su corazón.
Pero la Tierra tiene la particularidad de tener una atmósfera suficientemente desarrollada como para mantener la vida en la superficie terrestre e incluso océanos de agua donde empezó la vida hace ahora unos 3.500 millones de años.
Por ello, cuando analizamos las capas de la Tierra, no solo hay que centrarse en las internas, sino también en las externas. Por ello, nuestro viaje, que empieza en lo más alto de la atmósfera y terminará en el propio núcleo de la Tierra, será de más de 16.000 km. En todo momento indicaremos la altitud en la que nos encontramos.
1. Exosfera: + 10.000 km
Empezamos nuestro viaje en dirección al centro de la Tierra por, como no puede ser de otra manera, la capa más externa de la atmósfera. Se extiende desde los 500 km por encima de la corteza terrestre hasta los 10.000 km. De todos modos, pese a representar el 95% de toda la extensión atmosférica, su masa es ínfima comparada con la de las otras capas.
Y es que solo hay gases ligeros como hidrógeno y helio a unas densidades tan bajas que estamos en una especie de frontera entre atmósfera y vacío espacial. Quedan moléculas de gas, pero al tener una densidad tan pequeña, el propio concepto de temperatura se pierde.
Cabe destacar que todos los satélites meteorológicos y estaciones espaciales orbitan la Tierra en esta capa de la atmósfera, la cual, como ya hemos dicho, es una capa muy difusa que marca la separación entre nosotros y el espacio.
2. Termosfera: + 500 km
Seguimos bajando y llegamos hasta la termosfera, que es la penúltima capa de la atmósfera. Se extiende desde los 90 km por encima de la corteza terrestre hasta los 500 km, momento en el que ya se pasa a la exosfera.
Se trata de una capa atmosférica compuesta básicamente por átomos de hidrógeno a una densidad muy baja, por lo que no se mantiene el calor. Esto hace que, en función de si incide o no la radiación solar, las temperaturas fluctúen entre los – 76 ºC y los 1.500 ºC.
La termosfera es la capa donde la mayoría de meteoros que intentan entrar en la Tierra son desintegrados y, además, es la que absorbe las radiaciones gamma y los rayos X procedentes del espacio, por lo que los gases de esta capa están ionizados.
3. Mesosfera: + 90 km
La mesosfera es la capa de la atmósfera que se extiende desde el final de la ozonosfera (la veremos a continuación) hasta los 90 km por encima de la corteza terrestre. Al inicio de esta capa, se observa una drástica disminución de la densidad y de la masa de los gases, los cuales se reducen a átomos ligeros (hidrógeno y helio) pero ya no queda vapor de agua.
Sea como sea, todo esto hace que haya una bajada enorme de las temperaturas respecto a las capas más bajas. De hecho, la temperatura en esta región atmosférica es de unos -110 ºC, ya que al no estar cubierta ya por la capa de ozono, no se puede retener el calor. Es la region más fría del planeta Tierra.
4. Ozonosfera: + 65 km
La ozonosfera es una capa con un espesor de entre 10 y 20 km que se sitúa desde el final de la estratosfera hasta el inicio de la mesosfera, por lo que, de media, se prolonga hasta unos 65 km por encima de la superficie terrestre.
Recibe este nombre porque en su composición predomina el ozono, un gas que se forma por influencia de la radiación ultravioleta, la cual estimula la disociación (separación) de una molécula de oxígeno (O2), dando así lugar a dos átomos libres de oxígeno (O).
Lo que sucede es que el oxígeno libre es muy poco estable, por lo que rápidamente se une a una molécula de oxígeno (O2) que no ha sido disociada. Fruto de esta reacción, se forma el ozono (O3), un compuesto imprescindible para filtrar gran parte de la radiación solar y retener el calor.
5. Estratosfera: + 50 km
La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera y se extiende desde los 11 km por encima de la corteza terrestre hasta los 50 km, justo antes de la ozonosfera. En su capa más inferior, se acumula el aire más pesado, que es el frío; mientras que, en la superior, se acumula el ligero, que es el más caliente.
Por ello, la temperatura aumenta con la altura. En su parte más baja la temperatura es de unos -60 ºC, mientras que en la zona que contacta con la ozonosfera es de unos 17 ºC. El famoso salto de Félix Baumgartner en octubre de 2012 a 34 km de altitud se realizó desde esta capa atmosférica.
6. Troposfera: + 11 km
La troposfera es la primera capa de la atmósfera, la cual se extiende desde la corteza terrestre hasta los 11 km por encima de ella. No solo es la región donde se desarrolla la vida, sino en la que tienen lugar todos los fenómenos atmosféricos (las nubes están desde unos 2 km hasta 12 km por encima de la superficie) e incluso en la que vuelan los aviones comerciales.
A pesar de representar solo el 0,11% del espesor atmosférico total, alberga más del 80% de la masa de los gases. Su composición es de un 78% nitrógeno, 28% de oxígeno y un 1% de otros gases entre los que destacan, por cantidad, el argón y el vapor de agua, que representan el 0,93%. El 0,07% restante corresponde al hidrógeno, neón, helio, dióxido de carbono, etc.
A diferencia de la estratosfera, la temperatura disminuye con la altura. De hecho, por cada kilómetro que subimos, la temperatura baja, de media, unos 6 ºC. Por ello, al llegar al final, la temperatura es de unos -60 ºC, pero en la superficie terrestre, la media de temperatura en la Tierra es de 15 ºC, con evidentes variaciones entre ecosistemas.
7. Hidrosfera: – 11 km
La hidrosfera es la capa de la Tierra que, estando situada por encima de la corteza terrestre, constituye todos los océanos, mares, ríos, lagos y cualquier otro sistema de agua dulce o salada. Esta hidrosfera no solo permitió la aparición de la vida, sino el mantenimiento de la misma.
Estamos hablando de que en los océanos hay más de 1.300 millones de kilómetros cúbicos de agua, lo que hace que hayamos explorado únicamente el 5% de esta hidrosfera, la cual tiene una profundidad máxima de 11 km, la cual se da en la Fosa de las Marianas, donde la presión es 3.000 veces mayor a la atmosférica.
8. Corteza terrestre: – 75 km
Abandonamos ya la atmósfera y la hidrosfera y pasamos a investigar ya la Tierra por dentro. La corteza terrestre, que se extiende desde, evidentemente, los 0 km por encima de la superficie hasta un máximo de 75 km, aunque su espesor varía mucho. En algunas partes del océano, es de poco más de 7 km. En los continentes, el promedio es de 35 km.
Sea como sea, la corteza terrestre, pese a representar menos del 1% de su masa, es el lugar donde se cimienta toda la vida. Se trata de una superficie sólida dividida en unos bloques conocidos como placas tectónicas.
Estas placas tectónicas están en continuo movimiento y pasando por fases de destrucción y generación, pues se forman por exposición y enfriamiento del magma. Por decirlo de alguna manera, la corteza terrestre (y las placas tectónicas) es una delgada costra de la Tierra.
En este sentido, la corteza consiste en un lecho rocoso compuesto por distintas rocas de edad variable y propiedades distintas. Conforme avanzas en profundidad, la presión cada vez es mayor, cosa que explica que lo más profundo que hayamos podido excavar sean 12 km, pues pasados estos, las temperaturas son de más de 300 ºC y las rocas son tan duras que es imposible atravesarlas. Las máquinas se rompen.
Por ello, a partir de ahora, nuestro viaje cambia radicalmente. Desde este punto, todo lo que veamos no ha sido visualizado nunca, pero las mediciones han permitido calcular con total exactitud las condiciones que se dan en las entrañas de nuestra Tierra.
9. Manto superior: – 660 km
El manto es la capa que hay debajo de la corteza terrestre. Es la capa más grande de todas, pues ocupa el 84% del volumen de la Tierra y, además, alberga el 65% de su masa. Con un espesor total de 2.900 km, el manto se divide, a su vez, en dos capas: manto superior y manto inferior.
Empecemos por el superior, que es el que comunica con la corteza terrestre. Consiste en una capa que se prolonga desde los 35 km por debajo de la superficie hasta los 660 km de profundidad. En esta parte del manto, los materiales (principalmente olivina, piroxeno, óxido de aluminio y óxido de calcio) están a unas temperaturas que van desde los 200 ºC hasta los 900 ºC.
Debido a las altísimas presiones (237.000 veces mayores que en la atmósfera), estos materiales no se funden, es decir, siguen en el estado sólido. De hecho, se encuentran en un estado semisólido (el conocido como magma) que fluye muy lentamente, pero lo suficiente como para arrastrar las placas tectónicas y hacer que estas se muevan a una velocidad de unos 2,5 centímetros por año.
10. Manto inferior: – 2.900 km
El manto inferior se extiende desde los 660 km bajo la superficie hasta los 2.900 km. Se alcanzan temperaturas que pueden llegar a los 4.000 ºC en las zonas ya cercanas al núcleo. Dadas estas temperaturas, parece de lógica que todos sus materiales deban estar en estado líquido, pues incluso el oro tiene una temperatura de fusión de poco más de 1.000 ºC.
Pero no. Y es que la temperatura de fusión aumenta con la presión. Es decir, cuanta más presión haya, más alta tendrá que ser la temperatura para fundir un material. Por ello, teniendo en cuenta que en el manto inferior las presiones pueden llegar a ser 1.340.000 veces más altas que en la atmósfera, no es de extrañar que el manto inferior sea sólido.
11. Núcleo externo: – 4.750 km
Estamos a las puertas de terminar nuestro viaje. Después de este manto inferior, entramos en el núcleo de la Tierra, el cual se divide en núcleo externo e interno. El núcleo externo va desde los 2.900 km de profundidad hasta los 4.750 km.
Su temperatura va desde los 4.000 ºC hasta los 6.000 ºC, suficiente como para que, a pesar de sus increíbles presiones, sus materiales (principalmente hierro y níquel) se encuentren, ahora sí, en estado líquido. Por lo tanto, el núcleo externo es una región en la que enormes cantidades de hierro líquido fluyen a altas velocidades, cosa que provoca, junto con el hecho de que conduzca la electricidad y que la Tierra gire sobre sí misma a 465 m/s, la aparición del campo magnético de la Tierra.
12. Núcleo interno: – 6.371 km
Llegamos al centro de la Tierra. Tras en el núcleo externo, llegamos a la capa más profunda, el núcleo interno, la cual se prolonga desde los 4.750 km bajo la superficie hasta los 6.371 km. En este caso, pese a que las temperaturas siguen siendo de entre 5.000 ºC y 6.000 ºC, la presión es tan increíblemente alta que sus materiales no se pueden fundir.
Estamos hablando de presiones 3.600.000 de veces más altas que en la superficie terrestre. Por lo tanto, el núcleo interno es una esfera de hierro y níquel sólida, aunque algunos científicos defienden la idea de que, en realidad, sería una esfera extremadamente viscosa. Por ahora, no hay forma de corroborar ninguna de las dos hipótesis.
Sea como sea, en el núcleo interno de la Tierra se alcanzan temperaturas que pueden llegar a ser más altas que las de la superficie del Sol. Esta esfera de metal sólida es nuestro corazón.
