1072. L’interior desconegut del nostre planeta (2)

Al principi, el nostre planeta era una gran bola relativament homogènia de material incandescent sotmés a grans explosions i impactes vinguts d’arreu. Després, el gradient de temperatura posterior pel refredament progressiu i el moviment dels elements químics per densitat i rotació del planeta van anar diferenciant les diverses capes. La diferenciació del nucli es va donar en els primers 200 milions d’anys de vida del planeta: la gravetat va arrossegar el ferro més pesant a l’interior i va deixar que d’altres elements més lleugers ocupessin l’exterior. Avui dia tots els estudiants distingeixen un nucli extern líquid i un nucli intern sòlid. Històricament, però, sabem de l’existència del sòlid intern des de 1936. I no sempre ha existit; de fet, inicialment tot el nucli era líquid. Des del 2020 i gràcies a un article a Physical Review Letters sabem quan va començar a solidificar: fa només entre 1000 i 1300 milions d’anys. Tot plegat és important perquè el camp magnètic és conseqüència i indicador del nucli. Llegeixo que el que possibilita aquest camp magnètic és la circulació del ferro que és conductor i que genera una mena de geodinamo, i que aquesta circulació es dóna actualment mitjançant dos mecanismes: (1) la convecció tèrmica pels canvis de temperatura en un nucli líquid i (2) la convecció compositiva, on els elements més lleugers del nucli intern sòlid pugen al nucli exterior líquid. Ambdós processos generen corrents elèctrics que carreguen el nucli i el converteixen en una mena d’electroimant gegant, generador del camp magnètic. Quan tot el nucli era líquid la convecció compositiva no era possible, així que hi quan el nucli intern va cristalitzar i es va tornar sòlid, el camp magnètic va augmentar i això es pot detectar a la disposició dels materials magnètics a les roques. En tot cas, fos més suau o més intens, el camp magnètic existeix de fa molt de temps. Precisament a l’abril del 2024 un article va corroborar l’existència d’un camp magnètic al planeta sí o sí fa 3700 milions d’anys, perquè en el cinturó de roques verdes d’Isua a Groenlàndia ja es detecta magnetita amb els cristalls orientats segons un camp terrestre. Com que sabem que abans ja existien comunitats bacterianes (estromatòlits), en teoria encara podríem trobar indicis d’aquest camp magnètic més antics, el que passa és que com la vida, els materials rocosos també es troben en contínua renovació.

Com que el refredament de l’interior del planeta continua encara avui dia, el creixement del nucli intern també ho fa: s’estima que augmenta 1 mm de radi cada any, el que equival a unes 8 mil tones de ferro fos per segon. Poca broma! Si no hi ha res que ho canviï, la progressió natural seria la desaparició per solidificació del nucli extern líquid en uns milers de milions d’anys i la conseqüent desaparició del camp magnètic que protegeix la vida; tot i així, com que el Sol també pateix un procés de creixement, segurament ja no hi hauria vida damunt del planeta quan arribés aquest moment. Sigui com sigui, l’agost de 2021 vam saber que el nucli no creix simètricament perquè la calor no es transmet per igual en tot el nostre planeta. De fet, per una banda creix més ràpid que per l’altra: en concret, la part oriental (sota Àsia, l’Índic i el Pacífic Occidental) creix més rapidament que la part occidental (que inclou Amèrica, l’Atlàntic i el Pacífic Oriental). De la mateixa manera que el nucli va augmentant de grandària respecte les altres capes de l’interior del planeta, també sabem que la velocitat de gir de les diferents capes no és igual. Un article de Nature publicat el juny del 2024 ens explica que el nucli intern està reduint la seva velocitat respecte la superfície, que gira més ràpida. Si ens col·loquéssim a l’escorça i observèssim, ens semblaria que el nucli gira en sentit contrari, i per això en anglès d’aquest fenomen se’n diu backtrack. Pel que sembla, els canvis són cíclics i, per exemple, fa dues dècades era el nucli que anava més ràpid que l’escorça. Que sapiguem, l’únic efecte que això té per nosaltres és la modificació en milèsimes o centèsimes de segon de la durada dels dies i la constatació que el nostre planeta és un sistema dinàmic, canviant, en tots els nivells.

Ja quasi acabem. Una dada més. El nucli intern del planeta des de la segona meitat del segle XX sabem que és un 85% ferro i un 10% níquel però, de què està fet el 5% restant? Doncs, l’agost de 2017 uns investigadors japonesos aplicant a una barreja de ferro, níquel i silici temperatures de fins 5400ºC i pressions intensíssimes van observar uns patrons de transmissió d’ones molt semblant al que s’observa en el planeta, així que sembla que el silici, com a mínim, hi és present. Us recordo que el nombre atòmic dels tres elements implicats és 26 pel ferro, 28 pel níquel i 14 pel silici; així, doncs, no era un resultat del tot esperable si mirem com són. En tot cas, si ens fixem en la presència d’elements al planeta, això ja és un altre cantar: a l’escorça, els elements més abundants són l’oxigen (46.6%) i el silici (27.7%), amb la resta d’elements per sota del 10%; al mantell també ho són l’oxigen (44%) i el silici (21%) amb el magnesi (22%) i la resta per sota del 10%; i el nucli presenta el ferro (85%), el níquel (10%) i ara sabem que possiblement també el silici. No sé vosaltres, però jo al·lucino amb cada nova dada que apareix. El coneixement, lenta però inexorablement, avança.