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Geofísica 25 min de lectura

El núcleo interno de la Tierra invierte su giro: por qué ocurre

Un estudio de Nature de 2024 muestra que el núcleo interno de la Tierra invirtió su deriva, según décadas de datos sísmicos de terremotos repetidos.

Sección transversal de la Tierra con núcleo fundido y forma de onda sísmica

Introducción

En junio de 2024, un equipo dirigido por Wei Wang y John Vidale, de la USC, publicó un resultado que echaba por tierra tres décadas de supuestos sismológicos. Comparando sismogramas de terremotos que se repitieron en los mismos parches de falla de las islas Sandwich del Sur entre 1991 y 2023, todos registrados en arrays sísmicos del norte de Canadá y de Alaska, demostraron que el núcleo interno de la Tierra había invertido su deriva respecto a la superficie del planeta. Las formas de onda de los eventos de 2023 encajaban con las trazas anteriores a 2008, como si alguien hubiera rebobinado una cinta.

La primera reacción de Vidale quedó recogida en el comunicado de prensa de la USC: «Cuando vi por primera vez los sismogramas que insinuaban este cambio, me quedé perplejo», declaró a la oficina de prensa de USC Dornsife el 12 de junio de 2024, el día en que el artículo se publicó en Nature. Las formas de onda coincidentes significaban que el núcleo interno sólido de la Tierra, una esfera de hierro y níquel con un diámetro de aproximadamente el 70 % del de la Luna, había invertido su rotación diferencial. Tras décadas girando ligeramente más rápido que la superficie del planeta, había empezado a quedarse atrás.

Diagrama en corte de la Tierra que muestra la corteza, el manto, el núcleo externo y el núcleo interno sólido
Vista en corte del interior de la Tierra. U.S. Geological Survey, This Dynamic Earth (Kious & Tilling, 1996). Dominio público.

El resultado, publicado como Wang, Vidale, Pang, Koper y Wang (2024) en Nature, es una de las mediciones más limpias jamás realizadas de una región a la que ningún instrumento puede llegar. El núcleo interno se encuentra a 5.150 km bajo la superficie, a presiones de 330–360 gigapascales y a temperaturas comparables a las de la superficie visible del Sol. La única manera de estudiarlo es registrar las ondas sísmicas que lo atraviesan, y los registros muestran que la parte más profunda de la Tierra ha invertido su deriva respecto al manto.

El núcleo interno de la Tierra: tamaño, composición y condiciones

En el centro geométrico de la Tierra, bajo la corteza, el manto y el núcleo externo líquido, se encuentra el núcleo interno. Tiene un radio de unos 1.221 km, lo que sitúa su diámetro en aproximadamente 2.442 km. Eso es cerca del 70 % del diámetro de la Luna (3.474 km), encajado en el centro geométrico de un planeta de 12.742 km de diámetro. Lo envuelve el núcleo externo líquido (de unos 2.260 km de espesor), que a su vez está envuelto por el manto rocoso y una fina corteza en la superficie.

La presión en el límite del núcleo interno ronda los 330 gigapascales y asciende hasta unos 360 GPa en el centro. Es más de tres millones de veces la presión del aire al nivel del mar. Alfè (2009) estimó la temperatura en el límite del núcleo interno en unos 5.400 K, comparable a la de la superficie visible del Sol. Las mediciones de laboratorio varían: los trabajos experimentales de la década de 2010 elevaron las estimaciones del punto de fusión hasta 6.230 ± 500 K. El hierro permanece sólido aquí porque la presión es enorme, incluso a temperaturas que lo vaporizarían en la superficie.

El modelo convencional desde los años ochenta sostiene que el hierro cristaliza en la fase hexagonal compacta (hierro ε), en la que los átomos se apilan en la disposición en capas más densa posible. Los experimentos con celda de yunque de diamante de Rostislav Hrubiak, Yue Meng y Guoyin Shen, publicados en 2018, hallaron indicios de que el hierro podría adoptar, en cambio, una fase cúbica centrada en el cuerpo a las temperaturas más altas del núcleo interno. La cuestión de la fase sigue abierta. El estado sólido y la anisotropía sísmica no se discuten. Las ondas P viajan más rápido a lo largo del eje de rotación que a través del ecuador, y el hierro sigue cristalizando sobre el núcleo interno a partir del núcleo externo líquido que lo cubre.

Esta bola sólida está suspendida dentro del núcleo externo líquido y la gravedad la mantiene en su sitio. Como el líquido la desacopla del manto, en principio es libre de rotar a un ritmo distinto.

Inge Lehmann y el descubrimiento de 1936

Inge Lehmann nació en Copenhague en 1888 y se formó como matemática en la Universidad de Copenhague y, brevemente, en el Newnham College de Cambridge. En 1928 fue nombrada jefa del departamento de sismología del Real Instituto Geodésico Danés, cargo que ocuparía hasta 1953. El instituto operaba estaciones sismográficas en Copenhague y Groenlandia; Lehmann las supervisaba, interpretaba los registros y mantenía correspondencia con sismólogos de toda Europa y de Estados Unidos. Durante la mayor parte de esos años fue la única sismóloga de Dinamarca.

Retrato en blanco y negro de Inge Lehmann, descubridora del núcleo interno de la Tierra
Retrato de Inge Lehmann Inge Lehmann (1888–1993), la sismóloga danesa que descubrió el núcleo interno sólido de la Tierra en 1936 al advertir cómo las ondas P se desviaban a través de una capa cuya existencia nadie había imaginado. Crédito: Fotografía (1932), Royal Danish Library / Wikimedia Commons.

El enigma en el que se centró procedía del terremoto de Murchison, de magnitud 7,8, en la isla Sur de Nueva Zelanda, el 16 de junio de 1929 (UTC). Las ondas P, las ondas de presión más rápidas que libera un sismo, deberían llegar dentro de una ventana de tiempo conocida en todo el globo. Más allá de cierta distancia angular del epicentro, caen en una «zona de sombra» donde el núcleo externo líquido las desvía. Sin embargo, se detectaban débiles llegadas de ondas P dentro de la zona de sombra, adonde se suponía que no llegaba ninguna onda. La imagen aceptada de un único núcleo fundido no podía explicarlas.

La idea de Lehmann fue colocar otra capa dentro del núcleo externo: una esfera sólida más pequeña, en el mismísimo centro, lo bastante densa para refractar las ondas P de nuevo hacia fuera y desviarlas hacia la zona de sombra. Publicó la propuesta en 1936 en Publications du Bureau Central Séismologique International, Série A, Travaux Scientifiques 14, páginas 87–115. El artículo llevaba uno de los títulos más cortos de todos los trabajos fundamentales de la sismología: «P′». La prima designaba las ondas P que pasaban del manto al núcleo.

Diagrama de la Tierra que muestra las trayectorias de las ondas P y S a través del manto, el núcleo externo y el núcleo interno
La zona de sombra de las ondas P, la franja entre aproximadamente 104° y 140° del epicentro de un terremoto donde no llegan ondas P directas, es lo que puso a Lehmann sobre la pista de una esfera sólida en el centro de la Tierra. Crédito: Vanessa Ezekowitz / Wikimedia Commons. CC BY-SA 3.0.

En pocos años, Harold Jeffreys, Beno Gutenberg y Charles Richter confirmaron su interpretación. Gutenberg y Richter calcularon un radio del núcleo interno cercano a 1.200 km, muy próximo al valor moderno. El reconocimiento de Lehmann en su país se mantuvo modesto durante décadas. Recibió un doctorado honoris causa de la Universidad de Columbia en 1964, fue elegida miembro (Fellow) de la Royal Society en 1969, obtuvo la Medalla William Bowie en 1971 (la primera mujer en recibirla) y la Medalla de la Seismological Society of America en 1977. Publicó su último artículo a los 99 años y murió en 1993, a los 104. Todos los diagramas de los libros de texto sobre el interior de la Tierra, con sus capas concéntricas, descienden de su argumento de 1936 sobre las trayectorias de las ondas.

¿Rota el núcleo interno de la Tierra? Tres décadas de debate

Durante sesenta años, la esfera sólida de Lehmann se trató como un rasgo estático, solidario con la rotación del resto del planeta. Entonces, en julio de 1996, Xiaodong Song y Paul Richards, del Lamont-Doherty Earth Observatory, publicaron en Nature un breve artículo titulado «Seismological evidence for differential rotation of the Earth’s inner core». Su argumento utilizaba la misma geometría fuente-receptor que dominaría el campo durante los treinta años siguientes: terremotos en las islas Sandwich del Sur, registrados en Alaska.

Comparando los tiempos de recorrido de las ondas PKIKP (que atraviesan el núcleo interno) y de las ondas PKP (que solo rozan el núcleo externo) a lo largo de tres décadas de registros, Song y Richards dedujeron que el núcleo interno rotaba aproximadamente un grado por año más rápido que el manto y la corteza. La imagen de un «planeta dentro del planeta» que rotaba de forma independiente atrajo una amplia cobertura mediática y décadas de estudios posteriores.

La tasa no sobrevivió al contacto con los datos posteriores. A finales de los noventa y en la década de 2000, las estimaciones fueron cayendo. El grupo de Annie Souriau, en Toulouse, atribuyó gran parte de la deriva aparente a errores de localización de los hipocentros. Kenneth Creager, de la Universidad de Washington, rebajó la tasa a unos 0,2° por año. Jian Zhang y sus colegas, utilizando dobletes de terremotos, la afinaron aún más. Como resumieron Yang y Song en un artículo de 2020 en Journal of Geophysical Research: Solid Earth, «una tasa de rotación de alrededor de 0,05–0,1° por año, con posibles fluctuaciones decenales, puede conciliar todas las observaciones de cambio temporal procedentes de ondas de cuerpo, de dispersión en el núcleo interno y de datos de modos normales». Algunos investigadores, como Lianxing Wen, de Stony Brook, sostenían que el núcleo interno no rotaba en absoluto y que los cambios sísmicos observados procedían, en cambio, de un límite irregular y cambiante.

Luego, en enero de 2023, Yi Yang y Xiaodong Song reabrieron la cuestión desde el otro extremo de la escala temporal. Su artículo en Nature Geoscience, «Multidecadal variation of the Earth’s inner-core rotation», reunió registros que se remontaban a 1964 y mostró que las trayectorias de las ondas PKIKP, que habían estado cambiando de forma constante durante décadas, se habían quedado quietas de golpe. La rotación diferencial del núcleo interno, sostenían, «se ha detenido recientemente». Más llamativo aún: el patrón reciente parecía formar parte de una oscilación de periodo largo, de unos 70 años, con un punto de inflexión anterior a principios de los años setenta y otro en torno a 2009–2010. El periodo de 70 años se acercaba sospechosamente a oscilaciones conocidas en la duración del día y en el campo magnético terrestre, indicios de un acoplamiento más profundo entre capas.

La afirmación de Yang y Song fue polémica. Wen y su colaborador Daoyuan Tian respondieron con una crítica contundente en Geophysical Research Letters en 2023, argumentando que los datos se explicaban igual de bien mediante cambios localizados en el propio límite del núcleo interno que mediante una inversión de la rotación de todo el cuerpo. Hrvoje Tkalčić, de la Universidad Nacional de Australia, que ha dedicado su carrera a estudiar el núcleo interno, declaró a Science News en 2024 que «es muy probable que la verdad esté en algún punto intermedio». Wang y Vidale ya trabajaban en una prueba más directa.

El artículo de Nature de 2024: cómo Wang y Vidale rastrearon la inversión

El artículo de 2024 se apoya en sismogramas de dos arrays sísmicos de periodo corto y apertura media del norte de Norteamérica: el array de Eielson (ILAR), a las afueras de Fairbanks (Alaska), y el array de Yellowknife (YKA), en los Territorios del Noroeste de Canadá. Yellowknife se instaló en 1962 dentro de un programa conjunto del Department of Mines and Technical Surveys de Canadá y la United Kingdom Atomic Energy Authority para detectar ensayos nucleares subterráneos. Eielson ha desempeñado un papel similar en la red estadounidense de verificación sísmica. Ambos arrays se sitúan aproximadamente en las antípodas de la zona sísmica de las islas Sandwich del Sur, en una trayectoria norte-sur que ha demostrado ser especialmente sensible a los movimientos del núcleo interno.

Vista satelital del arco volcánico de las islas Sandwich del Sur en el Atlántico Sur
Las islas Sandwich del Sur, un remoto arco volcánico en el Atlántico Sur. Aquí se originan los terremotos repetidos que el equipo de Wang y Vidale utilizó como sondas sísmicas del núcleo interno. Crédito: NASA Earth Observatory / MODIS Land Rapid Response Team, dominio público.

Cómo funcionan los terremotos repetidos como sondas

El truco que hace posible esta medición es el terremoto repetido. La mayoría de los sismos ocurren en fallas que se mueven de forma incremental; a veces, el mismo parche vuelve a deslizarse años después, casi en el mismo lugar y con casi la misma geometría de ruptura. Los sismogramas resultantes, registrados en una estación lejana, parecen casi idénticos a altas frecuencias. Cualquier diferencia entre las trazas, por tanto, tiene que proceder de cambios a lo largo de la propia trayectoria de la onda, no de la fuente.

Dos terremotos en el mismo punto, con décadas de diferencia, deberían producir trazas casi idénticas en una estación lejana, a menos que algo haya cambiado a lo largo de la trayectoria de la onda. Si las trazas de 2015 discrepan de las de 1995 pero las de 2023 vuelven a coincidir, entonces lo que se movió ha vuelto a su sitio.

Por qué los terremotos de las islas Sandwich del Sur son la sonda clave

Las islas Sandwich del Sur son una cadena de pequeñas islas volcánicas sobre una zona de subducción en el Atlántico Sur, entre Sudamérica y la Antártida. El arco es uno de los rincones de océano remoto sísmicamente más prolíficos del planeta, con terremotos de profundidad somera a intermedia que se repiten en los mismos parches de falla durante décadas. Una onda que parte de esta región casi en dirección norte, con un ángulo pronunciado, atraviesa el núcleo interno y aflora en el norte de Canadá o en Alaska. Song y Richards identificaron esa geometría en 1996 como ideal para medir el movimiento del núcleo interno, y la literatura la ha utilizado desde entonces.

Wang, Vidale, Guanning Pang (Cornell), Keith Koper (Universidad de Utah) y Ruoyan Wang (USC) recopilaron 121 terremotos de las islas Sandwich del Sur entre 1991 y 2023, organizados en 143 pares distintos y 16 multipletes (grupos de tres o más eventos en el mismo parche fuente). Todos quedaron registrados tanto en ILAR como en YKA, y se empleó la conformación de haz (beamforming) para extraer las señales PKIKP del ruido de fondo.

Cómo las formas de onda revelan una inversión de la rotación en 2008

Un sismograma que muestra trazas onduladas del movimiento del suelo de un terremoto registrado
Los sismogramas modernos registran el movimiento del suelo en micrómetros. Cuando dos terremotos se repiten cerca de la misma fuente, sus formas de onda pueden compararse traza a traza; los diminutos desfases revelan qué ha cambiado dentro de la Tierra entre uno y otro. Crédito: Z22 / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

El conjunto de datos se divide en tres fases. Desde principios de los noventa hasta aproximadamente 2003, las formas de onda derivaron lentamente: en cada paso, los rayos PKIKP muestreaban partes ligeramente distintas de la fábrica del núcleo interno. De 2003 a 2008 la deriva se aceleró, la firma de una superrotación más rápida. Después de 2008 la deriva se invirtió: los pares que habían ido haciéndose más distintos empezaron a converger de nuevo y, a principios de la década de 2020, los eventos posteriores a 2018 coincidían con las trazas anteriores a 2008.

El hallazgo central del artículo, en palabras de los propios autores, es que «el núcleo interno superrotó gradualmente de 2003 a 2008 y luego, de 2008 a 2023, subrotó entre dos y tres veces más despacio, desandando la misma trayectoria». El equipo sitúa la inversión en 2008,5 ± 0,18 y estima que la tasa posterior a la inversión es unas 2,5 veces más lenta que la superrotación anterior a 2008. Desde 2010, el núcleo interno se ha estado desplazando lentamente hacia el oeste respecto al manto, a aproximadamente el 40 % de la velocidad hacia el este que llevaba cinco años antes.

Diagrama de la Tierra que muestra las trayectorias de las ondas P y S a través del manto, el núcleo externo y el núcleo interno
Las ondas sísmicas se desvían al cruzar los límites entre las capas de la Tierra. Las ondas PKIKP, las utilizadas en el estudio de 2024, atraviesan el núcleo interno sólido y se refractan de maneras que dejan la huella de las rocas que han atravesado. Crédito: U.S. Geological Survey, dominio público.

«Pero cuando encontramos dos docenas más de observaciones que señalaban el mismo patrón, el resultado era ineludible», declaró Vidale a la oficina de prensa de la USC. «El núcleo interno se había frenado por primera vez en muchas décadas». La coincidencia entre las formas de onda de finales de la década de 2010 y las de mediados de los noventa es la línea de evidencia individual más sólida de que el núcleo interno experimenta un movimiento de cuerpo rígido, no solo una deformación de su límite, y de que ese movimiento ha cambiado de signo.

La continuación de 2025: por qué la superficie del núcleo interno podría deformarse

Ocho meses después, el mismo equipo publicó una continuación que complicaba su propia imagen. El 10 de febrero de 2025, Vidale, Wang, Wang, Pang y Koper publicaron «Annual-scale variability in both the rotation rate and near surface of Earth’s inner core» en Nature Geoscience. Habían ampliado el conjunto de datos de 2024 y, lo que es crucial, compararon sismogramas registrados en momentos en que su propio modelo de rotación indicaba que el núcleo interno había vuelto a la misma orientación que años antes.

Si el núcleo interno fuera una bola rígida y la rotación por sí sola explicara la señal, esos pares de reocupación deberían haber sido idénticos. No lo eran, en uno de los dos arrays. En el array de Yellowknife, que capta rayos PKIKP que rozan la parte superior del núcleo interno, el equipo encontró diferencias en las formas de onda entre 2004 y 2008 que no tenían explicación rotacional. En Eielson, donde los rayos alcanzan su punto más profundo más adentro del núcleo interno, esas mismas anomalías estaban ausentes. La señal les decía que algo cerca de la superficie del núcleo interno había cambiado de forma con independencia de cualquier giro.

Los autores concluyen que la variabilidad temporal de las ondas PKIKP surge de una combinación de rotación y de deformación del límite cerca de la superficie, y no de una sola de las dos. El núcleo interno somero, sostienen, «muy probablemente» experimenta una deformación viscosa impulsada por el arrastre del turbulento núcleo externo líquido desde abajo y por la atracción gravitatoria de regiones densas del manto rocoso situado encima. En esta imagen, el límite del núcleo interno se deforma en escalas de tiempo de años a décadas, con regiones que suben o bajan hasta un kilómetro.

En un artículo complementario de News & Views en el mismo número (Nature Geoscience 18, 201–202), Hrvoje Tkalčić escribió que el errante núcleo interno de la Tierra ya ha sido rastreado de forma fiable durante los últimos 20 años, y que cambia algo más que su posición. La blanda capa más externa del núcleo interno probablemente también se deforma. Los pocos kilómetros más externos podrían comportarse menos como un sólido rígido que como un fluido de alta presión y alta viscosidad.

La visión alternativa: el modelo de deformación del límite de Lianxing Wen

No todo el mundo acepta la imagen de Wang y Vidale. La disidencia más persistente y creíble ha venido de Lianxing Wen, de la Universidad de Stony Brook. Wen sostiene desde al menos 2006 que todo el patrón de llegadas cambiantes de PKIKP puede explicarse sin invocar ninguna rotación de cuerpo sólido del núcleo interno. En un artículo de 2006 en Science, Wen mostró que las ondas compresionales de un doblete de terremotos de las Sandwich del Sur (eventos del 1 de diciembre de 1993 y del 6 de septiembre de 2003), reflejadas en el límite del núcleo interno y registradas en estaciones de Rusia y Kirguistán, llegaron entre 39 y 70 milisegundos antes en 2003 que en 1993. Lo interpretó como un agrandamiento local del radio del núcleo interno de unos 0,98 a 1,75 kilómetros bajo el centro de África.

El modelo de Wen es internamente coherente y físicamente plausible. El núcleo interno crece por congelación de hierro del núcleo externo líquido sobre su superficie, lo que significa que su límite realmente se desplaza, y no tiene por qué hacerlo de manera uniforme. La postura de Wen es que la aparente señal de «rotación» no es más que el patrón geográfico de esos cambios topográficos derivando a través de las trayectorias de rayos que casualmente los muestrean. Preguntado por el conjunto de datos de Wang y Vidale de 2024 en la cobertura publicada por Science News, Wen reconoció la calidad de los datos, pero mantuvo que los cambios topográficos de la superficie por sí solos pueden explicar los desplazamientos observados en las formas de onda sin invocar una rotación de cuerpo sólido.

Vidale se ha mostrado más comedido en las entrevistas. El artículo de 2025 concede, en la práctica, un papel sustancial a la deformación del límite, al tiempo que mantiene la rotación como señal dominante en los rayos de Eielson, que alcanzan mayor profundidad. «Son teorías completamente ortogonales», declaró Vidale a Inverse, «y toda teoría tiene algún dato que la contradice. Por eso creo que está pasando algo más que una sola de estas ideas por sí sola». Tkalčić, en su News & Views, se niega a dar la disputa por zanjada.

Qué cambia y qué no cambia con la desaceleración

El titular «el núcleo de la Tierra invierte su dirección» es técnicamente defendible, pero fácil de malinterpretar. A la semana del artículo de 2024, las redes sociales se llenaron de afirmaciones de que la desaceleración causaría terremotos, invertiría el campo magnético terrestre, alargaría el día varias horas o desencadenaría desastres climáticos. Nada de esto se sostiene. Los autores no lo afirman, y la física no lo respalda.

Empecemos por la duración del día. En la rotación de la superficie terrestre influyen muchas cosas: las mareas, la atmósfera, los océanos, la redistribución de la masa de hielo, la convección del manto y el intercambio de momento angular con el núcleo. El movimiento del núcleo interno es una de esas contribuciones, y pequeña. La estimación de Vidale del efecto del retroceso actual es reducida. «Es muy difícil de notar», declaró a la USC, «del orden de una milésima de segundo, casi perdida en el ruido del agitado movimiento de los océanos y la atmósfera». Un milisegundo por año es la escala aproximada. El deshielo provocado por el clima es una palanca mayor. Kiani Shahvandi et al. (2024, PNAS) describen una tendencia en la duración del día inducida por el clima que se ha acelerado desde 2000 y que, en escenarios de altas emisiones, podría superar hacia 2100 el efecto de frenado de la fricción de marea lunar, conocido desde hace tiempo (unos 2,3 ms por siglo).

El campo geomagnético también se ve arrastrado a veces a estas historias. El campo lo genera la convección en el núcleo externo líquido, no la rotación del núcleo interno sólido. El núcleo interno influye en los patrones de flujo del núcleo externo en escalas de tiempo muy largas, y la geodinamo, desde luego, varía. La Anomalía del Atlántico Sur, la zona debilitada del campo sobre el Atlántico meridional y Sudamérica, se ha expandido de forma medible durante la última década, según las actualizaciones del World Magnetic Model de la NOAA y la misión satelital Swarm de la ESA. El polo norte magnético ha ido derivando hacia Siberia a varias decenas de kilómetros por año, mientras que el polo sur magnético se mueve más despacio. Nada de esto depende del reciente retroceso del núcleo interno. Una inversión geomagnética, cuando finalmente ocurra, se desarrollará a lo largo de miles de años, y no hay pruebas de que la desaceleración actual sea su detonante.

El cambio climático ni siquiera está en la lista. El núcleo interno no calienta ni enfría la atmósfera en ninguna escala de tiempo humana. El flujo de calor del núcleo hacia el manto se estima en aproximadamente 5–15 teravatios (Lay, Hernlund & Buffett 2008, Nature Geoscience; trabajos posteriores de física de minerales han acotado el rango, pero no lo han zanjado), y no se ve afectado por la reciente inversión de la rotación. El calentamiento de los últimos 150 años está impulsado por la acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

La inversión sí da a los geofísicos algo nuevo con lo que trabajar: una relación de tasas medida que los futuros modelos de la dinámica del núcleo interno tendrán que reproducir. La relación de tasas que midieron Wang y Vidale, unas 2,5 veces más lenta a la vuelta que a la ida, es una restricción que los futuros modelos de la dinámica del núcleo interno tienen que satisfacer. La asimetría entre superrotación y subrotación, la oscilación de 70 años propuesta por Yang y Song y la oscilación más corta, de seis años, observada en la duración del día apuntan todas a un sistema acoplado de núcleo interno, núcleo externo y manto que nadie ha formulado por completo.

Cómo se acopla el núcleo interno al núcleo externo y al manto

El núcleo interno no se mueve por sí solo. Lo arrastran dos fuerzas. Desde abajo, el núcleo externo líquido convecta en bucles turbulentos, con corrientes electromagnéticas y tracción viscosa que tiran de la superficie del núcleo interno. Desde arriba, regiones densas del manto inferior, entre ellas las dos masas del tamaño de un continente conocidas como grandes provincias de baja velocidad de cizalla (LLSVP) bajo África y el Pacífico, atraen al núcleo interno por gravedad. El núcleo interno se encuentra entre estos dos motores y responde a ambos.

El artículo de Yang y Song de 2023 defendía que el ritmo de esta respuesta se manifiesta como una oscilación de unos 70 años, coincidente con variaciones de periodo similar en la duración del día y en el campo magnético. La medición de Wang y Vidale de 2024, que capta un punto de inflexión cerca de 2008, es coherente con esa imagen más amplia, aunque el equipo se cuida de señalar que sus datos por sí solos no pueden decidir entre varios modelos posibles de periodo largo. Pang y Koper, en un trabajo anterior con los mismos arrays, encontraron un episodio breve y rápido de rotación en 2001–2003 que no encaja en una sinusoide simple.

Tkalčić ha argumentado por separado que los modelos construidos sobre un pequeño número de trayectorias de rayos bien muestreadas corren el riesgo de sobreajuste, con señales de rotación aparente sensibles a qué dobletes se incluyen. Su postura, repetida en su News & Views de 2025, es que el núcleo interno está claramente activo, pero que su comportamiento preciso sigue estando insuficientemente restringido por los datos disponibles.

La continuación de 2025 complica la imagen de una manera útil. Si los pocos kilómetros más externos del núcleo interno se deforman viscosamente en escalas de tiempo anuales, entonces el límite del núcleo interno es en sí mismo un participante de este motor acoplado, no solo una superficie pasiva. La turbulencia del núcleo externo puede empujar protuberancias topográficas arriba y abajo cientos de metros en cuestión de años; la gravedad del manto puede organizar dónde se sitúan esas protuberancias. La geodinamo, el lento crecimiento del núcleo interno a medida que el hierro se congela sobre él y el ritmo de las oscilaciones de la duración del día comparten todos ese límite.

Hacia dónde va la disciplina a continuación depende en gran medida de disponer de más y mejores datos. El par Eielson-Yellowknife es el corredor mejor muestreado a través del núcleo interno, pero es un solo corredor. Sismómetros de fondo oceánico, arrays más densos en el hemisferio sur y catálogos mejorados de terremotos repetidos de regiones distintas de las islas Sandwich del Sur permitirían a los sismólogos comprobar si el modelo de rotación de Wang y Vidale se sostiene en trayectorias independientes. El análisis de la microsismicidad mediante aprendizaje automático también podría ampliar el catálogo de dobletes utilizables en órdenes de magnitud. Si la oscilación de 70 años propuesta es real, la deriva hacia el oeste del núcleo interno debería acelerarse, luego frenarse y después volver a invertirse hacia el este en unas pocas décadas. Es una predicción falsable en una escala de tiempo que los sismólogos del futuro podrán poner a prueba.

Qué viene después

Volvamos a Wei Wang en su puesto de trabajo. Está mirando dos sismogramas. Uno se registró cuando George H. W. Bush era presidente. El otro, después de una pandemia mundial. Entre ambos median treinta y dos años de pequeños terremotos en las islas Sandwich del Sur y los fríos sismómetros a las afueras de Yellowknife y Fairbanks que los registraron. Y una esfera de hierro de 2.442 km de diámetro, a 330 gigapascales, que ha derivado hacia algún lugar y luego ha vuelto.

Las trazas coinciden. Lo que significa que, por algún camino que nadie ha trazado aún con precisión, el núcleo interno ha regresado a donde solía estar. La desaceleración que comenzó hacia 2010 ya no es una hipótesis derivada de una única estimación de tasa. Está registrada, de forma redundante, en formas de onda que se superponen con una diferencia de una fracción de segundo a lo largo de varias décadas.

Es un hallazgo pequeño para los estándares de la cosmología y preciso para los de la sismología. La vida cotidiana no se ve afectada. Lo que cambia es el conjunto de restricciones que los futuros modelos de la dinámica del núcleo interno tendrán que satisfacer. Lehmann nos dio el núcleo interno en 1936. Llevamos ya noventa años intentando averiguar qué hace.

«La danza del núcleo interno podría ser incluso más animada de lo que sabemos hasta ahora», declaró Vidale a la USC.

Preguntas frecuentes

¿De verdad se está moviendo hacia atrás el núcleo interno de la Tierra?

Respecto al manto y la corteza que lo cubren, sí. El estudio de 2024 de Wang, Vidale y sus colegas en Nature mostró que entre 2003 y 2008 el núcleo interno rotaba ligeramente más rápido que la superficie (superrotación) y que, desde aproximadamente 2008, ha rotado ligeramente más despacio, retrocediendo por la misma trayectoria a una tasa unas 2,5 veces más lenta que la de su superrotación anterior. En sentido absoluto, el núcleo interno sigue girando hacia el este con el resto del planeta; simplemente se ha quedado rezagado respecto al ritmo del manto.

¿Cuándo empezó a frenarse el núcleo interno?

El artículo de Wang y Vidale de 2024 sitúa el punto de inflexión en 2008,5 ± 0,18, y la desaceleración se vuelve claramente resoluble en torno a 2010. El artículo de Yang y Song de 2023 situaba el punto de inflexión más reciente en torno a 2009–2010. Las dos estimaciones concuerdan dentro de sus incertidumbres declaradas. Distintos estudios colocan la inflexión en algún punto entre 2008 y 2010, según el conjunto de datos y el método.

¿Afecta la desaceleración del núcleo terrestre a la duración del día?

Marginalmente. La estimación de Vidale, dada en el comunicado de prensa de la USC del 12 de junio de 2024, es «del orden de una milésima de segundo, casi perdida en el ruido del agitado movimiento de los océanos y la atmósfera». El deshielo provocado por el clima contribuye actualmente más a la variación de la duración del día que la reciente desaceleración del núcleo interno, y se ha acelerado hasta 1,33 ± 0,03 ms por siglo desde 2000, según Kiani Shahvandi y sus colegas en PNAS (2024).

¿Puede la desaceleración del núcleo interno afectar al cambio climático?

No. El núcleo interno no calienta la atmósfera. El cambio climático está impulsado por los gases de efecto invernadero, que alteran el balance radiativo de la Tierra. El flujo de calor del núcleo al manto (aproximadamente 5–15 teravatios, según la estimación de física de minerales) es estable en escalas de tiempo humanas y no se ve alterado de forma detectable por el reciente cambio de rotación.

¿Cómo saben los científicos qué hace el núcleo interno sin ir hasta allí?

Comparando sismogramas de terremotos repetidos. Cuando dos terremotos ocurren casi en el mismo punto con años de diferencia, las ondas sísmicas que envían a través de la Tierra siguen trayectorias casi idénticas. Cualquier diferencia entre las trazas registradas en una estación lejana refleja cambios a lo largo de la trayectoria. El estudio de 2024 utilizó 143 pares de terremotos repetidos, construidos a partir de 121 eventos en las islas Sandwich del Sur y registrados en los arrays de Eielson (Alaska) y Yellowknife (Canadá) entre 1991 y 2023, para rastrear el movimiento del núcleo interno.

¿Se detendrá por completo el núcleo interno?

No. El núcleo interno se mueve respecto al manto, pero está firmemente integrado en la rotación general del planeta y seguirá girando hacia el este con la Tierra en su conjunto. La «detención» que a veces describen los titulares se refiere únicamente a la pequeña tasa diferencial entre el núcleo interno y la superficie, que ha cambiado de signo y puede oscilar a lo largo de décadas. No existe ningún mecanismo físico por el que el núcleo interno llegara a un reposo absoluto.

Referencias

  1. Wang, W., Vidale, J. E., Pang, G., Koper, K. D., & Wang, R. (2024). Inner core backtracking by seismic waveform change reversals. Nature, 631(8020), 340–343. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07536-4
  2. Vidale, J. E., Wang, W., Wang, R., Pang, G., & Koper, K. D. (2025). Annual-scale variability in both the rotation rate and near surface of Earth’s inner core. Nature Geoscience, 18(3), 267–272. https://doi.org/10.1038/s41561-025-01642-2
  3. Tkalčić, H. (2025). Earth’s inner core is changing in shape as well as in rotation rate. Nature Geoscience, 18(3), 201–202. https://doi.org/10.1038/s41561-025-01647-x
  4. Yang, Y., & Song, X. (2023). Multidecadal variation of the Earth’s inner-core rotation. Nature Geoscience, 16(2), 182–187. https://doi.org/10.1038/s41561-022-01112-z
  5. Yang, Y., & Song, X. (2020). Temporal changes of the inner core from globally distributed repeating earthquakes. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125, e2019JB018652.
  6. Song, X., & Richards, P. G. (1996). Seismological evidence for differential rotation of the Earth’s inner core. Nature, 382(6588), 221–224. https://doi.org/10.1038/382221a0
  7. Wen, L. (2006). Localized temporal change of the Earth’s inner core boundary. Science, 314(5801), 967–970. https://doi.org/10.1126/science.1131692
  8. Lehmann, I. (1936). P′. Publications du Bureau Central Séismologique International, Série A, Travaux Scientifiques, 14, 87–115.
  9. University of Southern California (2024, June 12). USC study confirms the rotation of Earth’s inner core has slowed. USC Today. https://today.usc.edu/usc-study-confirms-the-rotation-of-earths-inner-core-has-slowed/
  10. Alfè, D. (2009). Temperature of the inner-core boundary of the Earth: Melting of iron at high pressure from first-principles coexistence simulations. Physical Review B, 79, 060101(R). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.060101
  11. Hrubiak, R., Meng, Y., & Shen, G. (2018). Experimental evidence of a body centered cubic iron at the Earth’s core condition. arXiv:1804.05109.
  12. Kiani Shahvandi, M., Adhikari, S., Dumberry, M., Mishra, S., & Soja, B. (2024). The increasingly dominant role of climate change on length of day variations. PNAS, 121(30), e2406930121. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39008671/
  13. NOAA National Centers for Environmental Information (2025). 2025 World Magnetic Model Annual Report.
Fuentes (13 entradas)
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