Nadie puede viajar al interior de la Tierra, pero uniendo las profundidades donde las ondas sísmicas se aceleran, se frenan o se cortan se sabe dónde se tocan las capas y en qué estado está cada una.
De fuera adentro están la corteza, el manto, el núcleo externo y el núcleo interno, y en sus límites (la discontinuidad de Moho, a unos 35 km; la de Gutenberg, a unos 2891 km, y la de Lehmann, a unos 5150 km) la velocidad de las ondas cambia de golpe.
La prueba más fuerte de que el núcleo externo es líquido es que las ondas S no siguen por debajo de Gutenberg, y el aumento de velocidad de las ondas P en Lehmann indica que el núcleo interno es sólido.
Al cambiar la profundidad, el corte de la izquierda marca la capa a la que llegas y la gráfica de la derecha da allí la velocidad de las ondas P y S.
¿Cómo se ve el interior de la Tierra?
El agujero más profundo jamás perforado, el pozo de Kola, en Rusia, llega a unos 12 km. Con un radio terrestre de 6371 km, eso apenas araña un 0,2 % del camino, y como la corteza continental mide de media unos 35 km de grosor, ninguna perforación ha alcanzado siquiera el primer límite, la discontinuidad de Moho. Por eso el interior se lee con ondas sísmicas. Se propagan más rápido cuanto más rígido es el material, y cuando encuentran un material con otras propiedades, cambian de velocidad y de dirección. Las ondas S avanzan sacudiendo el material de lado, y un líquido no resiste un empuje lateral, así que no pueden atravesarlo; basta con encontrar la profundidad donde se cortan las ondas S para saber si lo que hay debajo es líquido. Por eso conviene fijarse en dónde cambian las velocidades antes de memorizar los nombres de las capas.
🌍 Leer el interior con ondas sísmicas
①Incluso el pozo más profundo, de unos 12 km, se queda en la piel de una Tierra de 6371 km de radio
②Las ondas sísmicas van más rápido cuanto más rígido es el material y cambian de velocidad y dirección en el límite entre capas distintas
③Las ondas P (longitudinales) cruzan sólidos y líquidos; las S (transversales), solo sólidos
④Con los tiempos de llegada a muchas estaciones se calcula hacia atrás la velocidad a cada profundidad y, con ella, los límites y el estado de las capas
Leer las velocidades al bajar
Es fácil imaginar el manto como un mar de magma fundido, pero las ondas S lo atraviesan sin cortarse, así que el manto es sólido. Eso sí, fluye muy despacio, unos pocos centímetros al año durante decenas de millones de años, y ese flujo mueve la convección del manto y las placas que tiene encima. La otra confusión habitual tiene que ver con la temperatura. El núcleo interno es la capa más caliente y, aun así, es sólido, porque la presión aumenta hacia el centro y eleva la temperatura a la que se funde el hierro. El núcleo externo, incluso con su presión, está por encima de su punto de fusión y sigue líquido. Por eso, en la gráfica de abajo, la curva roja de las ondas S se corta en la discontinuidad de Gutenberg y reaparece en el núcleo interno.
1000 km
seegongsik.com
Corte de la Tierra (izquierda) y velocidad de las ondas P y S según la profundidad (derecha)
El círculo de la izquierda es la Tierra cortada por la mitad, y el extremo de la línea dorada que baja desde la superficie marca la profundidad elegida. El centro del círculo está a 6371 km, así que cuando la línea lo alcanza, llegas al punto medio del planeta. En la gráfica de la derecha, el eje vertical es la misma profundidad y el horizontal la velocidad sísmica; la línea azul es la onda P, la roja la onda S y la línea horizontal dorada la profundidad actual. En la discontinuidad de Moho ambas curvas saltan juntas a la derecha, y en la de Gutenberg la onda P cae de 13,7 km/s a 8,0 km/s mientras la onda S desaparece. Pasada la de Lehmann, la onda P vuelve a acelerar y la onda S regresa a unos 3,5 km/s. La línea de arriba da el nombre de la capa y ambas velocidades; son valores redondeados que simplifican el Modelo Preliminar de Referencia de la Tierra (PREM).
💡 Lo que cambia con la profundidad
①De 0 a unos 35 km está la corteza, donde las ondas P son las más lentas, de unos 6 a 7 km/s
②Desde la discontinuidad de Moho hasta 2891 km está el manto, que es sólido, así que también pasan las ondas S, y ambas ondas aceleran con la profundidad
③De 2891 a 5150 km está el núcleo externo, donde las ondas S desaparecen y las P caen de 13,7 km/s a 8,0 km/s
④De 5150 a 6371 km está el núcleo interno, donde las ondas P vuelven a acelerar y las S reaparecen a unos 3,5 km/s
Las tres discontinuidades y el estado de cada capa
Principales discontinuidades
Límites donde la velocidad sísmica cambia de golpe
Discontinuidad de Mohorovičić (Moho)
límite entre corteza y manto; las ondas P pasan de unos 7 km/s a 8 km/s
a unos 35 km (continentes)
Discontinuidad de Gutenberg
límite entre manto y núcleo externo; las ondas S desaparecen y las P se frenan mucho → el núcleo externo es líquido
a unos 2891 km
Discontinuidad de Lehmann
límite entre núcleo externo e interno; las ondas P vuelven a acelerar → el núcleo interno es sólido
a unos 5150 km
La profundidad donde se cortan las ondas S
las ondas S (transversales) no atraviesan líquidos → se cortan por debajo de 2891 km → el núcleo externo es líquido
Por eso mismo la zona de sombra de las ondas S (más allá de 103°) es más ancha que la de las ondas P (de 103° a 142°).
¿De qué está hecha cada capa?
Propiedades por capa
Comparación de las capas internas
Capa
Profundidad (km)
Estado
Composición
Corteza
0-35
sólida
rocas silicatadas (granito, basalto)
Manto
35-2891
sólido (fluye muy despacio)
peridotita, rica en olivino y piroxeno
Núcleo externo
2891-5150
líquido
hierro y níquel (con algo de elementos ligeros)
Núcleo interno
5150-6371
sólido
hierro y níquel
Origen del campo magnético terrestre
convección en el núcleo externo líquido + rotación terrestre → corrientes eléctricas → campo magnético terrestre (teoría de la geodinamo)
El núcleo interno supera con creces la temperatura a la que el hierro pierde el magnetismo (unos 770 °C) y no puede ser un imán; el campo nace del núcleo externo líquido en movimiento.
Ejemplos y examen
Ejemplo 1
La discontinuidad de Gutenberg, donde las ondas S desaparecen de repente, ¿qué dos capas separa? ¿Y qué se puede concluir de ello sobre el estado de la capa de abajo?
1
La discontinuidad de Gutenberg separa el manto del núcleo externo a unos 2891 km de profundidad.
2
Las ondas S (transversales) avanzan sacudiendo el medio de lado, y un líquido no resiste ese empuje, así que no lo cruzan. Se cortan bajo este límite: el núcleo externo es líquido.
▸ Límite manto/núcleo externo; el núcleo externo es líquido
Por debajo de 2891 km, la curva roja de las ondas S se corta y la línea de arriba dice «sin onda S (líquido)». La convección de ese hierro líquido genera el campo magnético.
Ejemplo 2
Tras un sismo, las ondas P apenas llegan entre 103° y 142° del epicentro, y las S no llegan más allá de 103° (zonas de sombra). ¿Por qué es más ancha la zona de sombra de las S?
1
Las ondas P se frenan mucho en el límite del núcleo externo y se desvían hacia dentro, así que apenas llegan a la superficie entre 103° y 142° de distancia angular.
2
Las ondas S no pueden entrar en el núcleo externo líquido, así que no llegan directamente a ningún punto más allá de 103°, adonde solo se llega atravesando el núcleo externo.
▸ Porque las ondas S no atraviesan en absoluto el núcleo externo líquido (sombra más allá de 103°)
Las P solo se desvían y las S quedan bloqueadas del todo; de ahí la distinta anchura de las dos zonas de sombra, y ambas prueban que el núcleo externo es líquido.
Problema tipo CSAT
¿Qué afirmación sobre el interior de la Tierra es correcta?
①La Moho es el límite entre el manto y el núcleo externo
②Las ondas S no atraviesan el núcleo externo porque es líquido
③El núcleo interno es líquido
④El manto supone alrededor del 10% del volumen de la Tierra
⑤El campo magnético terrestre surge del magnetismo del núcleo interno sólido
▸ ② Las ondas S no atraviesan el núcleo externo porque es líquido
1
Las ondas S son transversales y no atraviesan líquidos; se cortan en el núcleo externo, por debajo de la discontinuidad de Gutenberg, así que el núcleo externo es líquido.
2
La discontinuidad de Moho es el límite entre corteza y manto (①); el núcleo interno es sólido, porque las ondas P aceleran en la discontinuidad de Lehmann (③); el manto ocupa cerca del 80 % del volumen de la Tierra (④). El núcleo interno está mucho más caliente que la temperatura a la que el hierro pierde su magnetismo, así que no puede ser un imán, y el campo nace de la convección del núcleo externo líquido (⑤).