Cómo los científicos estudian la estructura interior de la Tierra

La tierra está hecha de muchas capas

¿Has pensado alguna vez en cavar un hoyo en China? Parece una forma lógica de llegar allí en lugar de volar por todo el mundo. Si bien esto suena como una gran idea, le tomaría mucho más tiempo excavar en la tierra que viajar alrededor de ella. Incluso si pudieras cavar tan lejos, tendrías dificultades para atravesar todas las cosas que se encuentran debajo de la superficie del planeta.

Entonces, si no podemos cavar tan lejos, ¿cómo sabemos qué constituye el interior de la tierra? Los científicos pueden comprender el interior de la Tierra mediante el estudio de las ondas sísmicas . Estas son ondas de energía que viajan a través de la Tierra y se mueven de manera similar a otros tipos de ondas, como ondas de sonido, ondas de luz y ondas de agua. Las ondas sísmicas se envían a través de la tierra durante los terremotos, y esas ondas de energía son las que hacen que la tierra se mueva mientras viajan a través de ella.

Las ondas sísmicas son registradas por una máquina llamada sismógrafo , que nos informa sobre la fuerza y ​​velocidad de las ondas sísmicas. Estas grabaciones realizadas por un sismógrafo se denominan sismogramas . Las ondas sísmicas viajan a diferentes velocidades cuando atraviesan diferentes tipos de material, por lo que al estudiar los sismogramas, los científicos pueden aprender mucho sobre la estructura interna de la Tierra.

Tipos de ondas sísmicas

Primero repasemos los dos tipos de ondas sísmicas, que aprendimos en otra lección. Las ondas corporales son ondas sísmicas que viajan a través del interior de la Tierra, o su “cuerpo”. Las ondas superficiales son ondas sísmicas que viajan a través de la superficie de la Tierra. Tiene sentido, ¿verdad?

Las ondas superficiales son importantes, pero no proporcionan mucha información sobre lo que sucede debajo de la superficie. Para esto, necesitamos estudiar las ondas corporales para que podamos ver cómo es el ‘cuerpo’ de la Tierra.

Hay dos tipos de ondas de cuerpo, llamadas ondas P y las ondas S . P significa ondas primarias porque estas ondas viajan más rápido y se detectan primero. S significa ondas secundarias porque son más lentas que las ondas P y llegan en segundo lugar al sismograma.

Interior de la Tierra

Dado que la información registrada en un sismograma nos dice qué tan rápido se mueven las ondas corporales cuando viajan a través de la Tierra, podemos saber qué tipo de material atraviesan. A medida que las ondas corporales viajan a través de las capas internas de la Tierra, su velocidad cambia, lo que hace que la onda se “doble”.

Esta flexión es similar a mirar una pajita en un vaso de agua medio lleno. Si miras la pajita desde un lado, parece que se ‘dobla’ donde golpea la superficie del agua. Esto se debe a que las ondas de luz se doblan y se ralentizan a medida que golpean los diferentes materiales, en este caso, el agua. Lo mismo sucede con las ondas corporales cuando viajan por la tierra.

Sabemos que la superficie de la tierra es sólida porque podemos ver esto fácilmente. Pero, necesitamos ondas corporales que nos digan qué hay debajo. Lo que nos dicen es que directamente debajo de la corteza hay una capa de roca con una densidad diferente. Como aprendimos en otra lección, esta capa se llama manto, y sabemos que tiene una densidad diferente a la corteza porque las ondas sísmicas se “doblan” y de repente aumentan la velocidad donde se encuentran estas dos capas.

Las ondas P pueden viajar a través de material líquido y sólido, pero las ondas S solo pueden viajar a través de sólidos. Dado que tanto las ondas P como las ondas S viajan a través del manto, esto significa que debe ser una capa de material sólido. La parte realmente interesante de esta capa “sólida” es que, aunque es roca, “fluye” como un líquido muy espeso. Es similar a la consistencia de la masilla tonta, que si golpea con fuerza, se siente como un sólido, pero si se estira lentamente, se mueve como un líquido.

Otro cambio bastante significativo ocurre a unas 1.900 millas de profundidad. Las ondas S se detienen repentinamente como si hubieran golpeado una pared de ladrillos, y las ondas P se “doblan” y disminuyen tanto que no se detectan ondas en la superficie de la Tierra. Lo que esto nos dice es que hay otro cambio distinto en densidad y composición aquí.

Y de hecho, este es el lugar donde se encuentran el manto y el núcleo externo. El manto está hecho principalmente de esa roca “líquida” que se mueve como una masilla tonta, pero el núcleo exterior es un área de hierro principalmente líquido, que es mucho más denso que la roca del manto. Dado que las ondas S no pueden viajar a través del líquido, es por eso que chocan contra una pared y se detienen. Las ondas P pueden viajar a través de él, pero lo hacen mucho más lentamente que a través de material sólido.

A medida que las ondas P continúan a través del núcleo exterior, de repente se “doblan” de nuevo y aumentan su velocidad a poco más de 3,000 millas hacia el interior de la Tierra. Aquí es donde el núcleo externo se encuentra con el núcleo interno, y sabemos que es sólido porque las ondas P recuperan velocidad una vez más.

Guerra y ciencia

Si bien el estudio de las ondas sísmicas de los terremotos proporcionó a los científicos mucha información sobre el interior de la Tierra, gran parte de lo que sabemos en realidad provino de las pruebas de armas nucleares durante la Guerra Fría.

Durante la década de 1960, tanto Estados Unidos como la Unión Soviética probaron armas nucleares haciéndolas explotar bajo tierra. Estas explosiones subterráneas produjeron ondas sísmicas, similares a las producidas por los terremotos. Ambos países utilizaron estaciones sismográficas muy sensibles para monitorear la actividad de prueba de su oponente, y sin la intención de hacerlo, ¡produjeron sismogramas que proporcionaron información detallada sobre el misterioso interior de la Tierra!

Resumen de la lección

El hecho de que no podamos excavar nuestro camino hacia la Tierra para ver de qué está hecho no significa que no podamos aprender sobre él de otras maneras. Los sismogramas , que son grabaciones producidas por sismógrafos, son la principal forma en que los científicos saben de qué está hecho el interior de la Tierra. Podemos ver que la corteza es un material sólido, pero necesitamos ondas corporales para informarnos sobre el resto.

Sabemos que el manto es sólido porque las ondas P y S lo atraviesan. También sabemos que tiene una densidad diferente a la de la corteza porque ambos tipos de ondas corporales adquieren velocidad cuando golpean esta capa.

También sabemos que el núcleo externo es líquido porque las ondas S golpean esta capa de la Tierra como si golpearan una pared de ladrillos. No pueden viajar a través de líquidos, así que aquí es donde termina su viaje. Las ondas P pueden viajar a través de líquido pero mucho más lentamente que a través de un sólido. Cuando las ondas P golpean el núcleo externo, disminuyen considerablemente, lo que nos dice que han alcanzado un material mucho más denso que en el manto.

Otro cambio significativo en la velocidad de las olas ocurre en el borde del núcleo interno. Aquí, las ondas P se doblan y adquieren velocidad, lo que nos dice que el núcleo interno debe ser de material sólido porque las ondas P viajan más rápido a través del sólido que del líquido.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya revisado esta lección en video, es posible que pueda:

• Enumere dos tipos de ondas sísmicas
• Relacionar la función de los sismogramas.
• Darse cuenta de que el movimiento de las ondas P y S permite a los científicos comprender de qué está hecha la Tierra
• Indique cómo las pruebas nucleares durante la Guerra Fría les enseñaron a los científicos más sobre el interior de la Tierra.