Estructura interna de la Terra

L'estructura interna de la Terra comprèn diversos embolcalls successius, dels quals els principals són l'escorça terrestre, el mantell i el nucli (format pel nucli intern i l'extern). Aquesta representació està molt simplificada, ja que aquests embolcalls poden presentar subdivisions.

Estructura interna de la Terra
1) Escorça continental. 2) Escorça oceànica. 3) Mantell superior. 4) Mantell inferior. 5) Nucli extern. 6) Nucli intern.
Discontinuïtats: A (de Mohorovičić), B (de Gutenberg), C (de Lehmann).

Per localitzar aquestes capes, els sismòlegs utilitzen les ones sísmiques, i el principi que quan la velocitat d'una ona sísmica canvia bruscament i de manera important, és que hi ha un canvi de medi i, per tant, de capa. Aquest mètode ha permès, per exemple, determinar l'estat de la matèria a profunditats que l'ésser humà no pot atènyer.

Aquestes capes són delimitades per discontinuïtats com la de Mohorovičić, la de Gutenberg, o la de Lehmann. Per comprendre aquesta constitució, cal remuntar-se a la formació Terra, que s'ha format per acreció de meteorits i, en el moment d'aquesta formació, les diferents capes s'han establert a conseqüència de la diferent densitat dels seus constituents.

Massa

La força exercida per la gravetat de la Terra es pot utilitzar per calcular la seva massa. Els astrònoms també poden calcular la massa terrestre observant el moviment dels satèl·lits en òrbita. La densitat mitjana de la Terra es pot determinar mitjançant experiments gravimètrics, que històricament tenen pèndols implicats.

La massa de la Terra és d'aproximadament 5,9722×10²⁴ kg. La densitat mitjana de la Terra és de 5,515 g/cm³.

Detall de l'estructura

Estrutura detallada de la Terra.
1. Escorça continental; 2. escorça oceànica; 3. Zona de subducció; 4. Mantell superior; 5. Erupcions volcàniques; 6. Mantell inferior; 7. Materials més calents que, partint del límit amb el nucli, fonen parcialment a prop de la superfície produint vulcanisme. 8. Nucli extern; 9. Nucli intern; 10. Cèl·lules de convecció del mantell; 11. Litosfera; 12. Astenosfera; 13. Discontinuïtat de Gutenberg; 14. Discontinuïtat de Mohorovičić.

L'anàlisi de la composició de les roques terrestres i meteòriques, així com la mesura de la densitat mitjana del globus (5,5) han influït sobre diversos models que proposen una fina i lleugera crosta o escorça de silicats que recobreix un nucli metàl·lic més dens i voluminós. L'anàlisi de les dades sismològiques, cada cop més precises, han permès establir el model actual.

1. Escorça: Té de 10 a 40 km d'espessor. Flota sobre el mantell. Està constituïda majoritàriament per silicats d'alumini.
   1. Escorça continental, sòlida, essencialment granítica, amb roques sedimentàries al damunt. És més espessa que l'escorça oceànica (de 30 km a 100 km sota les cadenes de muntanyes). L'escorça terrestre representa aproximadament 1,5% del volum terrestre. Antigament s'anomenava SIAL (silici + alumini).
   2. Escorça oceànica, sòlida, essencialment composta de roques basàltiques. Relativament fina (aproximadament 5 km). També s'anomena SIMA (silici + magnesi).
2. Zona de subducció, on una placa s'enfonsa de vegades fins a uns quants centenars de quilòmetres dins el mantell.
3. Mantell superior, que és més viscós que el mantell inferior, ja que les restriccions físiques que hi regnen el transformen, en part, en líquid. És format essencialment de roques com la peridotita (els seus minerals són: olivina, piroxè, granat). Al contacte entre l'escorça i el mantell superior es pot de vegades descobrir una zona anomenada LVZ. (vegeu el númèro 11).
4. Erupcions sobre zones de vulcanisme actiu. Dos tipus de vulcanismes són representats aquí, el més profund dels dos és anomenat «de punt conflictiu». Es tractaria de volcans dels quals el magma provindria de les profunditats del mantell prop del límit amb el nucli líquid. Aquests volcans no serien doncs vinculats a les plaques tectòniques i, no seguint doncs els moviments de l'escorça terrestre, serien quasi immòbils a la superfície del globus, i formarien els arxipèlags d'illes com les Tahití.
5. Mantell inferior, que presenta les propietats d'un sòlid elàstic. El mantell no és líquid com es podria creure mirant els corrents de lava de certes erupcions volcàniques però és menys "dur" que les altres capes. El mantell representa un 84% del volum terrestre.
6. Matèria més calenta que, partint del límit amb el nucli, es fon parcialment prop de la superfície de la Terra i produeix el vulcanisme de punt conflictiu.
7. Nucli extern, líquid, essencialment compost de ferro (aproximadament 80%) i de níquel més alguns elements més lleugers. La seva viscositat és similar a la de l'aigua, la seva temperatura mitjana ateny els 4000 °C i la seva densitat és de 10. Aquesta enorme quantitat de metall en fusió és remogut (per convecció, però també en resposta als diversos moviments de rotació i de precessió del globus terraqüi). Escolaments de ferro líquid hi poden engendrar corrents elèctrics que donen lloc a camps magnètics que reforcen els corrents que creen així un efecte dinamo mantenint-se els uns als altres. El nucli líquid és, doncs, l'origen del camp magnètic terrestre.
8. Nucli intern, sòlid, essencialment metàl·lic, constituït per cristal·lització progressiva del nucli extern. La pressió el manté en un estat sòlid malgrat una temperatura superior a 5000 °C i una densitat d'aproximadament 13. El nucli intern i extern representen un 15% del volum terrestre.
9. Cèl·lules de convecció del mantell, on la matèria és en moviment lent. El mantell és la seu de corrents de convecció que transfereixen la major part de l'energia calorífica del nucli de la Terra cap a la superfície. Aquests corrents provoquen la deriva dels continents però les seves característiques precises (velocitat, amplitud, localització) són encara mal conegudes.
10. Litosfera, constituïda per l'escorça (plaques tectòniques) i d'una part del mantell superior. El límit inferior de la litosfera es troba a una profunditat compresa entre 100 i 200 quilòmetres, al límit on els peridotites s'apropen al seu punt de fusió. Es troba de vegades a la base de la litosfera (certs geòlegs la hi inclouen) una zona anomenada LVZ, o Low Velocity Zone, on s'observa una disminució de la velocitat i una atenuació marcada de les ones sísmiques P i S. Aquest fenomen és degut a la fusió parcial de la peridotita que comporta una major fluïdesa. La LVZ no està generalment present sota les arrels de les cadenes de muntanyes de l'escorça continental.
11. Astenosfera, o zona inferior del mantell superior, situada entre la litosfera i la mesosfera.
12. Discontinuïtat de Gutenberg, o zona de transició del mantell al nucli.
13. Discontinuïtat de Mohorovicic, o zona de transició entre l'escorça i el mantell, i per tant, formant part de la litosfera.

Sismologia

Article principal: Sismologia

Les capes de la Terra s'han deduït indirectament utilitzant el temps de viatge de les ones sísmiques refractades i reflectides creades pels terratrèmols. El nucli no permet que les ones de cisalla el travessin, mentre que la velocitat de viatge (velocitat sísmica) és diferent en altres capes. Els canvis en la velocitat sísmica entre diferents capes provoquen refracció a causa de la llei de Snell, com la flexió de la llum quan passa a través d'un prisma. De la mateixa manera, les reflexions són causades per un gran augment de la velocitat sísmica i són similars a la llum que es reflecteix en un mirall.

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Estructura interna de la Terra

• Il·lustracions sobra l'estructura de la Terra (francès)
• International Earth and Reference System Service IERS (anglès)
• Planeta Terra (Canadà) (francès)
• El planeta Terra (francès)
• Història del descobriment de l'estructura interna de la Terra en el transcurs dels segles (francès)

---