Geodinámica Terrestre: Estructura, Atmósfera y Procesos Internos

La Atmósfera Terrestre y sus Capas Protectoras

La Magnetosfera: Escudo Planetario

La magnetosfera es la región alrededor de un planeta en la que su campo magnético desvía la mayor parte del viento solar. Forma un escudo protector contra las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol. En la Tierra, la encontramos en la capa de la exosfera (o eterosfera, aunque exosfera es más común para la capa más externa donde la magnetosfera interactúa).

Funciones de la Ionosfera

• Filtra los rayos X y gamma.
• Ioniza los átomos.
• Provoca la reflexión de las ondas de radio.
• Forma las auroras boreales (interacciones de electrones y protones del viento solar con átomos ionizados).
• Alcanza temperaturas de hasta -80 ºC.

La Ozonosfera: Filtro Ultravioleta

La ozonosfera filtra las radiaciones ultravioleta (UV) de alta energía.

Composición Atmosférica y Efecto Invernadero

La atmósfera terrestre está compuesta aproximadamente por:

• Nitrógeno (N₂): 78%
• Oxígeno (O₂): 21%
• Argón (Ar): 1%
• Otros gases (como CO₂, vapor de agua, metano) que contribuyen al efecto invernadero.

El Efecto Invernadero: Fenómeno Vital

El efecto invernadero es un fenómeno natural y necesario que permite absorber la radiación infrarroja emitida por la Tierra para, posteriormente, reenviarla en forma de calor a la superficie terrestre. Sin él, la temperatura terrestre sería de aproximadamente -18 ºC y no existiría la vida tal y como la conocemos. Los principales gases de efecto invernadero son el metano (CH₄) y el dióxido de carbono (CO₂).

La Tierra: Un Planeta Océano

¿Por qué el agua en la Tierra es líquida en superficie?

• Por estar a una distancia adecuada del Sol.
• Su gran masa atrae a los gases, y la existencia de una atmósfera impide la rápida evaporación del agua.
• La presencia de gases de efecto invernadero impide la congelación de la hidrosfera.

Procesos Geológicos Superficiales

Erosión y Sedimentación

La erosión y la sedimentación son procesos fundamentales en la modelación del relieve terrestre.

• Erosión: El viento y el agua (en sus formas de hielo y lluvia) alteran y fragmentan las rocas de la superficie.
• Transporte: El agua y el viento mueven materiales sólidos desde las zonas altas de los continentes a las zonas bajas.
• Sedimentación: Los materiales transportados se depositan en lugares como lagos o fondos marinos.

Métodos para Conocer el Interior de la Tierra

Información Aportada por las Ondas Sísmicas

Las ondas sísmicas son una herramienta crucial para entender la estructura interna de nuestro planeta.

Cálculo de las Densidades

La densidad de la Tierra se calcula como masa/volumen, resultando en aproximadamente 5.5 g/cm³. La densidad de una roca común en la superficie, como el granito, es de 2.2 g/cm³. Esta diferencia nos lleva a la siguiente conclusión:

Conclusión sobre la densidad: Si la densidad media de la Tierra es mayor que la densidad de los materiales de la superficie, se deduce que en el interior del planeta hay materiales más densos que los de la superficie.

Ondas Sísmicas: Clases y Propagación

• Ondas P (Primarias): Se propagan por medios sólidos, líquidos y gaseosos. Son ondas de compresión.
• Ondas S (Secundarias): Solo se propagan por medios sólidos. Son ondas de cizalla.

La velocidad y dirección de las ondas sísmicas dependen del material que van atravesando. Utilizando la información que nos proporcionan las ondas sísmicas de los terremotos, sabemos que:

• En el interior de la Tierra hay materiales con propiedades muy diferentes.
• Las ondas S no se transmiten a ciertas profundidades, lo que indica la presencia de un medio líquido (el núcleo externo).

Discontinuidades Sísmicas

Un cambio brusco en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas indica que estas sufren cambios bruscos de velocidad cuando pasan por zonas llamadas discontinuidades, que son zonas con diferentes propiedades (más rocosas o más densas que otras).

Las principales discontinuidades y sus profundidades aproximadas son:

• Discontinuidad de Mohorovičić (Moho): ~120 km (entre corteza y manto).
• Discontinuidad de Gutenberg: ~2900 km (entre manto y núcleo externo).
• Discontinuidad de Lehmann: ~5120 km (entre núcleo externo e interno).

Nota: La astenosfera es una capa del manto superior, no una discontinuidad en sí misma, sino una zona de menor rigidez.

Estructura Interna de la Tierra

Capas que Forman la Estructura Interna

La Tierra se organiza en las siguientes capas:

• Corteza: Compuesta por rocas ligeras.
• Manto Superior
• Manto Inferior
• Núcleo Externo: Se encuentra en estado fundido.
• Núcleo Interno: Sólido.

El núcleo está compuesto principalmente por hierro (Fe) en un 80-90% y níquel (Ni) en un 10%.

Datos Obtenidos a Partir de:

• Las discontinuidades sísmicas.
• Las ondas sísmicas (sabiendo su velocidad y en qué medios se propagan).
• El estudio de meteoritos (que ofrecen pistas sobre la composición del núcleo).

Fenómenos Sísmicos: Terremotos

Hipocentro y Epicentro

• Hipocentro: Punto donde se origina el terremoto en el interior de la Tierra.
• Epicentro: Punto situado en la superficie terrestre directamente encima del hipocentro.

Tectónica de Placas y Energía Interna

Alfred Wegener y la Deriva Continental

Alfred Wegener retomó las ideas sobre el movimiento de los continentes basándose en:

• Exploraciones oceánicas.
• Datos de actividad volcánica y sísmica.

Expansión del Fondo Oceánico

¿Por qué se produce la expansión del fondo oceánico? Se debe a la generación de nuevo material magmático proveniente del interior de la Tierra que asciende en las dorsales oceánicas.

La Energía Interna de la Tierra

La energía interna de la Tierra tiene varios orígenes:

• Los planetesimales chocaron para formar los planetas del sistema solar, liberando gran cantidad de calor.
• Los materiales radiactivos como el uranio (U) y el torio (Th) se concentraron en la corteza y el manto. Estos desprenden partículas que chocan con los átomos de los minerales y los calientan.
• El calor residual de los choques iniciales de los planetesimales fundió los materiales del centro de la Tierra.

Origen Radiactivo del Calor Terrestre

El origen radiactivo se basa en la desintegración de isótopos inestables o radiogénicos, principalmente ²³⁵U, ²³⁸U, ²³²Th y ⁴⁰K, hasta que alcanzan una configuración estable. Durante estas desintegraciones, se emiten partículas alfa y beta, así como energía radiante (rayos gamma), que contribuyen al calor interno del planeta.

Tipos de Placas Tectónicas

Existen tres tipos principales de límites de placas:

• Convergentes: Las placas chocan entre sí.
• Divergentes: Las placas se separan.
• Transformantes: Las placas se deslizan lateralmente una respecto a la otra.

Formación y Destrucción del Relieve

¿A qué se debe la destrucción y creación del relieve? Se debe a la colisión y subducción de las placas tectónicas, así como a otros procesos geodinámicos.

¿Qué es la Tectónica de Placas?

La tectónica de placas es la teoría que describe la historia y los procesos geológicos de la Tierra, explicando el movimiento de las grandes placas que forman la litosfera terrestre.

El Proceso de Subducción

Llamamos proceso de subducción al movimiento de una placa tectónica que se introduce por debajo de otra, hundiéndose en el manto terrestre.