Indagando desde el espacio en las entrañas de la Tierra

El astronauta de la ESA André Kuipers está llevando a cabo un experimento en la Estación Espacial Internacional que arrojará luz sobre las condiciones en las profundidades de nuestro planeta. En órbita a unos 400 km de altura, Geoflow nos ayudará a comprender cómo funciona la Tierra por dentro.
 
Extendiéndose hasta una profundidad de casi 3000 km, el manto terrestre está compuesto por materiales semisólidos que fluyen lentamente bajo la fina corteza exterior. Para su estudio, se considera que el manto está dividido en varias capas de distinta viscosidad, como resultado del aumento de la presión y de la temperatura con la profundidad.

La caracterización del flujo del manto es una cuestión de gran interés para la geofísica, ya que podría ayudar a explicar fenómenos como los terremotos o las erupciones volcánicas. La comunidad científica, con la ayuda de potentes ordenadores, ha elaborado complejos modelos matemáticos pero, ¿cómo se podría verificar su validez?

El pozo más profundo perforado hasta la fecha alcanza tan sólo 12 km de profundidad, dejando el estudio directo del manto, por ahora, fuera de nuestro alcance.  
 
En lugar de intentar realizar una nueva prospección, seis equipos de científicos europeos liderados por la Universidad de Cottbus, Alemania, estudiaron cómo recrear el flujo del manto terrestre en un laboratorio. Estos experimentos ayudarían a verificar la validez y a mejorar los modelos matemáticos existentes.

Sin embargo, este método planteaba un nuevo problema: cómo simular la gravedad en el modelo sin que el propio campo gravitatorio de la Tierra alterase los resultados.

Para solucionarlo, el experimento se envió al mayor laboratorio de microgravedad del mundo: la Estación Espacial Internacional.
 
La ESA patrocinó el desarrollo de un experimento, bautizado como Geoflow, que imita la estructura de un planeta con dos esferas giratorias concéntricas, separadas por una capa de líquido.

La esfera interna representa el núcleo, mientras que la externa actúa como la corteza. El fluido que las separa, el sujeto de estudio, simula el comportamiento del manto.
 
Libre de la influencia de la gravedad terrestre, el experimento utiliza un campo eléctrico de alto voltaje para simular un campo gravitatorio entre las dos esferas.


Este dispositivo permite controlar la rotación de la esfera interna y la diferencia de temperatura entre las dos superficies, con una precisión de una décima de grado, para observar cómo afectan estos parámetros al movimiento del fluido.
 
André ha podido ver cómo se formaban plumas hidrodinámicas que se elevaban hacia la esfera exterior – tal y como predecían las simulaciones.

La teoría de las plumas del manto sugiere que estas columnas de material caliente podrían ser las responsables de la formación de estructuras como las islas volcánicas de Hawái, en el Océano Pacífico.

Los resultados de Geoflow no sólo nos ayudarán a comprender mejor cómo funciona nuestro planeta, sino que también podrían encontrar una aplicación directa en la industria, mejorando el diseño de los giróscopos esféricos, rodamientos o bombas centrífugas entre otros. (Fuente: ESA)