Según estimaciones recientes, el núcleo interno sólido de la Tierra comenzó a formarse hace entre 500 y 1000 millones de años. Sin embargo, nuestras nuevas mediciones de rocas antiguas a medida que se enfrían a partir del magma han indicado que, en realidad, puede haber comenzado a formarse más de 500 millones de años antes.

Aunque esto sigue siendo relativamente tarde en la historia de la Tierra de cuatro mil millones y medio de años, la implicación es que el interior profundo de la Tierra puede no haber sido tan caliente en el pasado profundo como algunos han argumentado. Esto significa que el núcleo está transfiriendo el calor a la superficie más lentamente de lo que se pensaba, y es menos probable que desempeñe un papel importante en la formación de la superficie de la Tierra a través de los movimientos tectónicos y los volcanes.

Justo después de que la Tierra se formara a partir de las colisiones en una enorme nube de material que también formó el Sol, estaba fundida. Esto se debía al calor generado por el proceso de formación y al hecho de que chocaba constantemente con otros cuerpos. Pero después de un tiempo, al disminuir el bombardeo, la capa exterior se enfrió hasta formar una corteza sólida.

El núcleo interno de la Tierra es, hoy en día, una bola de hierro sólido del tamaño de Plutón en el centro de nuestro planeta, rodeada por un núcleo externo de hierro fundido aleado con algún elemento más ligero aún desconocido. A pesar de que la Tierra está más caliente en su centro (unos 6.000°C), el hierro líquido se congela hasta convertirse en sólido debido a las altísimas presiones existentes. A medida que la Tierra sigue enfriándose, el núcleo interno crece a un ritmo de aproximadamente 1 mm al año por este proceso de congelación.

Conocer el momento en que el centro de la Tierra se enfrió lo suficiente como para congelar el hierro por primera vez nos da un punto de referencia fundamental para toda la historia térmica del planeta.

El campo magnético de la Tierra se genera por el movimiento del hierro fundido conductor de la electricidad en el núcleo externo. Este movimiento es generado por elementos ligeros liberados en el límite del núcleo interno a medida que éste crece. Por lo tanto, el momento en que el hierro se congeló por primera vez también representa un momento en el que el núcleo externo recibió una fuerte fuente de energía adicional.

Es la firma de este impulso del campo magnético -el mayor aumento a largo plazo de toda su historia- lo que creemos haber observado en los registros magnéticos recuperados de las rocas ígneas formadas en esta época. Las partículas magnéticas de estas rocas «encierran» las propiedades del campo magnético de la Tierra en el momento y lugar en que se enfrían a partir del magma.

La señal puede recuperarse entonces en el laboratorio midiendo cómo cambia la magnetización de la roca a medida que se calienta progresivamente en un campo magnético controlado. La búsqueda de esta señal no es una idea nueva, pero acaba de ser viable: una combinación de disponer de una mayor cantidad de datos de medición y de nuevos enfoques para analizarlos.

La Tierra ha mantenido un campo magnético durante la mayor parte de su historia mediante un proceso de «dinamo». Esto es similar, en principio, a una radio de cuerda o a una bombilla alimentada por una bicicleta, en el sentido de que la energía mecánica se convierte en energía electromagnética. Antes de que el núcleo interno comenzara a solidificarse, se cree que esta «geodinamo» fue alimentada por otro proceso de «convección térmica» totalmente diferente e ineficiente.

Una vez que el hierro comenzó a congelarse fuera del líquido en la base del núcleo, el resto se volvió menos denso, proporcionando una fuente adicional de flotabilidad y conduciendo a una «convección composicional» mucho más eficiente. Nuestros resultados sugieren que este ahorro de eficiencia se produjo antes en la historia de la Tierra de lo que se pensaba, lo que significa que el campo magnético se habría mantenido durante más tiempo con menos energía en general. Dado que la energía es mayoritariamente térmica, esto implica que el núcleo en su conjunto es probablemente más frío de lo que habría sido si la parte interna se hubiera formado más tarde.

Calor y tectónica de placas

Un núcleo más frío implica un menor flujo de calor a través del límite entre el núcleo y el manto. Esto es importante para todas las ciencias de la Tierra porque podría ser uno de los motores para hacer que las placas tectónicas se muevan y también es una fuente de vulcanismo de pluma en la superficie de la Tierra. Sabemos que estos procesos son el resultado de la convección del manto producida, en última instancia, por el flujo de calor hacia el exterior del planeta a un ritmo que podemos medir con bastante precisión. Lo que aún no sabemos es cuánto de este calor que se pierde en la superficie de la Tierra procede del manto y cuánto del núcleo.

Se cree que el calentamiento del núcleo produce penachos que surgen justo por encima del límite entre el núcleo y el manto, lo que podría ayudar a impulsar el flujo dentro del manto. La sugerencia de nuestros hallazgos es que la contribución del núcleo al flujo de calor de la superficie es menor de lo que se deduce de otros estudios y que la subducción en el océano, cuando una placa tectónica pasa por debajo de otra hacia el interior del manto, es mucho más importante para impulsar la convención del manto que el calor que surge del núcleo.

El debate sobre la edad del núcleo interno y la evolución térmica resultante de la Tierra aún no ha terminado. Se necesitan más datos paleomagnéticos para confirmar que el fuerte aumento de la intensidad del campo magnético que hemos observado es realmente el mayor de la historia del planeta. Además, la modelización debe verificar si algún otro acontecimiento podría haber creado el fortalecimiento magnético en ese momento.

No obstante, tal y como están las cosas, la teoría y la observación se combinan para indicar que la Tierra tenía dos tercios de su edad actual antes de que empezara a crecer un núcleo interno, lo que significa que los científicos de la Tierra podrían tener que revisar su comprensión de la historia del planeta.