EL INTERIOR DE LA TIERRA

1. ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR

Según la hipótesis de condensación, el Sol y los planetas se formaron a partir de una nebulosa de gas y polvo mediante un proceso cuyas etapas fueron:

• Punto de partida: Una perturbación agitó los materiales de la nebulosa, que empezaron a girar sobre sí mismos y formaron en el centro una protoestrella.
• Formación de un disco de acreción: La fuerza centrífuga del giro originó un disco aplanado de gas y polvo, que comenzó a condensar los materiales densos en el centro y los gases en el exterior.
• Planetesimales: Las partículas de polvo que se movían en órbitas casi paralelas y circulares chocaron unas con otras formando cuerpos de más masa que atrajeron a otras, en un proceso en cadena que acabó en la formación de planetesimales.
• Protoplanetas: La creación prosiguió, los cuerpos acumulaban toda la materia cercana a su órbita formando enormes bolas de masa, los protoplanetas. El proceso de acumulación elevó la temperatura tanto como para iniciar la fusión nuclear y la irradiación del Sol. Los fuertes vientos solares generados por el Sol comenzaron a barrer hacia fuera el resto de la nebulosa no incorporada a los planetas.

2. ORIGEN DE LA TIERRA

Se calcula que la Tierra se formó hace 4500 millones de años, a partir de un protoplaneta, que se originó por la acreción de planetesimales. Etapas de su formación:

• Colisión de planetesimales: Durante millones de años, el primitivo protoplaneta recibió multitud de colisiones de planetesimales que iban aumentando su tamaño por acreción.
• Diferenciación de materiales: Cada colisión libera suficiente energía como para fundir el cuerpo que impactaba y parte del propio planeta en el área del impacto. Los numerosos impactos hicieron que el planeta se fundiera por completo. Los materiales terrestres se fueron estructurando según su densidad, en un proceso de diferenciación: los más pesados se hundieron hacia el núcleo del planeta y los más ligeros ascendieron hacia la superficie.
• Formación de la corteza terrestre: Al disminuir el número de colisiones, la Tierra se fue enfriando y finalmente la temperatura bajó lo suficiente como para permitir la formación de una primitiva corteza terrestre que impidió la evacuación de la energía interna que persiste en la actualidad.
• Formación de la atmósfera y de la hidrosfera: La desgasificación del interior del planeta por los volcanes y en los impactos de planetesimales, que envolvieron al planeta, originando una atmósfera primitiva, muy diferente a la actual, sin oxígeno y compuesta mayoritariamente por nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua. El progresivo enfriamiento de la Tierra fue condensando el vapor de agua y abundantes lluvias rellenaron durante millones de años las depresiones de la corteza terrestre, originando los primitivos océanos.

3. EL CALOR INTERNO DE LA TIERRA

• Una cantidad considerable de energía se almacenó en el interior del planeta en el momento de su formación. Este calor inicial es el resultado de la comprensión de la materia y de las colisiones de los planetesimales que eran atraídos por la gravedad.
• El interior del planeta contiene un cierto número de elementos radiactivos que se desintegran espontáneamente emitiendo calor. Se estima que la radiactividad total representa actualmente la mitad de la energía perdida por la Tierra.
• Desde su formación, el planeta, a través de la superficie, ha ido disipando la energía geotérmica en forma de calor. Esta emisión de calor se denomina flujo térmico. La distribución geográfica del flujo térmico varía tanto en la vertical como en la horizontal. En las regiones volcánicas y sísmicas hay un elevado flujo térmico, y en las fosas oceánicas y en los escudos continentales se registra un bajo flujo térmico.

4. CONOCIMIENTO DEL INTERIOR DEL PLANETA A TRAVÉS DE LAS ONDAS SÍSMICAS

Las ondas sísmicas son ondas elásticas que transmiten las vibraciones que se producen al liberarse bruscamente energía en algún lugar de la Tierra. La energía se propaga a lo largo de la trayectoria, como los rayos sísmicos que divergen a partir del foco del seísmo:

• Hipocentro o foco: Punto del interior de la Tierra, donde se inicia un seísmo.
• Sismógrafo: Aparato que registra las ondas sísmicas.
• Sismograma: Gráfico que refleja la llegada de ondas sísmicas al sismógrafo.

4.1 TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS

• Ondas P (primarias): Las más rápidas. Paralelas a la dirección de propagación de la onda. Producen la compresión-descompresión del terreno. Se propagan solo en medios líquidos y sólidos.
• Ondas S (secundarias): Son más lentas y transversales. Producen deformaciones del terreno perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Se transmiten solo por medios sólidos.
• Ondas L (superficiales): Son el último tren de ondas. Se desplazan únicamente por las capas superficiales del planeta. Producen la torsión del terreno.

4.2 COMPORTAMIENTO DE LAS ONDAS SÍSMICAS

Las ondas sísmicas naturales son suficientemente potentes como para atravesar el planeta y ser registradas por sismógrafos situados a miles de kilómetros del epicentro. Las ondas P y S se propagan en el subsuelo. Cuando una onda sísmica llega a una superficie de discontinuidad, se refleja y ocasionalmente se refracta. Los cambios de dirección y velocidad de propagación de las ondas sísmicas evidencian y marcan los límites entre zonas de diferente densidad y composición química, lo que da lugar a las distintas capas que tiene la Tierra.

5. MODELOS DE LA ESTRUCTURA TERRESTRE

5.1 MODELO GEOQUÍMICO

• Corteza: Tiene un espesor de unos 30 km. Su límite inferior lo marca la discontinuidad de Mohorovicic donde las ondas P y S cambian bruscamente su trayectoria y velocidad, debido a la diferente composición química de las rocas. La corteza bajo los océanos, formada por rocas volcánicas, es más densa que la continental. La roca principal es el granito, y en las oceánicas el basalto.
• Manto: Zona comprendida entre las discontinuidades de Mohorovicic y de Gutemberg (2900 km). Tiene una composición química bastante uniforme, básicamente peridotitas. Las variaciones termodinámicas relacionadas con la profundidad nos diferencian: manto superior, manto inferior y capa D.
• Núcleo: Compuesto por una aleación de hierro y níquel, fundido en la parte externa y sólido en la interna.

5.2 MODELO DINÁMICO

El comportamiento dinámico de los materiales del interior de la Tierra permite establecer un modelo en capas que no coincide con el modelo composicional. La estructura interna del planeta se compone de:

• • Litosfera: Zona situada entre los 30 y los 100 km. Incluye la corteza y parte del manto superior. La velocidad de las ondas aumenta, lo que define una capa de materiales rígidos que está fragmentada en bloques denominados placas litosféricas.
  • Astenosfera: Entre los 100 y 300 km, la velocidad de las ondas disminuye, y los materiales del manto se vuelven plásticos. No es una capa continua y aparece solo en zonas de la litosfera vinculadas al vulcanismo activo o a una actividad tectónica intensa.
  • Mesosfera: Entre los 200 y 2900 km, la velocidad de las ondas sísmicas aumenta con los materiales sólidos de esta capa. Sin embargo, en su interior, tienen lugar movimientos de convección, flujos de energía que ascienden del mismo modo que lo hacen los fluidos.
  • Capa D: En la zona que limita el manto inferior y el núcleo externo, el líquido caliente del núcleo externo fundido se eleva hacia la parte más fría del núcleo externo. El movimiento transfiere calor hacia arriba y propicia un flujo convectivo. El líquido más frío de las zonas cercanas al límite núcleo/manto se hunde y contribuye también a impulsar la convección. El movimiento del fluido en el núcleo externo genera un campo magnético.
  • Endosfera: Corresponde al conjunto del núcleo externo e interno. Intercambia energía con la capa D e interviene en la formación de las corrientes de convección.

6. INFLUENCIA DE LA ESTRUCTURA O DISPOSICIÓN DE LAS ROCAS

6.1 RELIEVES TABULARES

Están formados por rocas que presentan una disposición horizontal o levemente inclinada. Los ríos se encajan dando una morfología de pendientes suaves en los estratos blandos y abrupta en los estratos duros. Las formas horizontales más comunes son los páramos, las mesas y los cerros.

6.2 RELIEVES PLEGADOS

Están formados por los estratos rocosos que han sido deformados y plegados por esfuerzos tectónicos. La acción erosiva de los ríos en estas zonas produce tajos, cañones y hoces.

6.3 RELIEVES FALLADOS

Se localizan en terrenos rocosos en los que grandes esfuerzos tectónicos han fracturado y desplazado las rocas. Las fallas determinan el relieve porque los valles coinciden con las fallas al encajarse los ríos en ellas.

7. INFLUENCIA DEL CLIMA EN EL RELIEVE

7.1 MODELADO DE LOS CLIMAS FRÍOS

En estas zonas la nieve se acumula formando hielo; los glaciares son los principales responsables del modelado del paisaje en estas zonas. La acción erosiva de los glaciares modela las montañas formando:

• Circos: Depresiones semicirculares originadas por la excavación del hielo sobre el fondo.
• Valles glaciares: Perfil en forma de U, formados por la erosión que realiza sobre las paredes de las montañas.
• Morrenas: Enormes acumulaciones de materiales de distintos tamaños que son arrastrados por la lengua. Tipos: frontal, lateral, de fondo y central.