Pensamos en un día como una unidad fija de 24 horas, pero la Tierra no gira siempre exactamente a la misma velocidad. Las diferencias son diminutas y se miden en milisegundos, aunque resultan suficientemente grandes para que los científicos puedan detectarlas cuando comparan décadas de observaciones.
Desde hace años se sabe que parte de estas variaciones está relacionada con la forma en que el núcleo y el manto intercambian momento angular. Lo que no estaba tan claro era qué mecanismo permitía transferir ese movimiento entre regiones separadas por miles de kilómetros.
Un estudio publicado en Nature propone ahora una explicación. Según los investigadores Huifeng Zhang y Mathieu Dumberry, de la Universidad de Alberta, pequeños cambios en la rotación del núcleo interno sólido pueden ejercer un tirón gravitatorio sobre el manto y modificar ligeramente la velocidad con la que gira el planeta.
El efecto es minúsculo, pero suficiente para que la duración del día cambie unas milésimas de segundo en periodos de varias décadas.
El núcleo y el manto no giran siempre al mismo ritmo
La Tierra no gira como si fuera una esfera completamente rígida. Bajo la corteza se encuentra un manto rocoso de casi 3.000 kilómetros de espesor y, más abajo, un núcleo externo líquido que rodea a un núcleo interno sólido compuesto principalmente por hierro.
Estas capas pueden moverse a velocidades ligeramente diferentes. Los cambios del campo magnético terrestre ya habían permitido observar que el núcleo líquido atraviesa periodos en los que acelera durante varias décadas y otros en los que vuelve a desacelerarse.
Cuando una parte del planeta gana momento angular, otra debe compensarlo. Si el núcleo acelera, el manto puede reducir ligeramente su velocidad de rotación; cuando el núcleo se ralentiza, el efecto puede producirse en sentido contrario.
El fenómeno se parece, salvando las enormes diferencias de escala, a lo que ocurre cuando una persona gira sobre sí misma y acerca o aleja los brazos. Cambia cómo se distribuye el movimiento, aunque el momento angular total del sistema se conserve.
La rotación terrestre también puede variar por otras causas. La atmósfera, los océanos, las mareas y la redistribución de grandes masas de hielo modifican ligeramente cómo está repartida la masa del planeta. En El Nacional ya hemos explicado cómo el deshielo de Groenlandia y la Antártida puede contribuir a alargar los días al desplazar agua hacia regiones más cercanas al ecuador.
El nuevo estudio se centra en otro tipo de variación, más lenta y vinculada a lo que ocurre miles de kilómetros bajo nuestros pies.
Una fuerza gravitatoria desde el centro de la Tierra
La propuesta de Zhang y Dumberry parte de una característica importante del núcleo interno: no es una esfera perfectamente uniforme. Su forma y las irregularidades en la distribución de masa del manto permiten que exista una pequeña interacción gravitatoria entre ambas regiones.
Cuando cambia la velocidad de rotación del núcleo interno, también cambia su orientación respecto a esas irregularidades. Esa interacción genera un torque gravitatorio capaz de modificar ligeramente la rotación del manto.
Los investigadores combinaron datos sísmicos sobre el movimiento del núcleo interno con modelos del núcleo externo construidos a partir de variaciones del campo magnético terrestre. Al reconstruir esas fuerzas, comprobaron que el efecto gravitatorio reproduce bastante bien los cambios de varias décadas observados en la duración del día.
No es la única fuerza en juego. En la frontera entre el núcleo externo líquido y el manto también actúan interacciones electromagnéticas y otros efectos que se oponen parcialmente al tirón gravitatorio.
Según el estudio, son los cambios en el equilibrio entre esas fuerzas los que explican las pequeñas aceleraciones y desaceleraciones del manto. En la superficie, todo se traduce en variaciones de apenas unos milisegundos en la duración del día.
Comprender estas zonas profundas también ayuda a interpretar otras señales gravitatorias detectables desde el exterior. En El Nacional hemos contado, por ejemplo, cómo una enorme anomalía gravitatoria del océano Índico está relacionada con diferencias de densidad y movimientos en el manto terrestre.
En ambos casos, procesos que ocurren a enormes profundidades terminan dejando efectos medibles en la superficie.
El núcleo interno podría deformarse en apenas una década
El trabajo también aporta información sobre las propiedades físicas de la parte más profunda del planeta.
Los modelos sugieren que el núcleo interno puede deformarse de forma viscosa en escalas de unos diez años. Aunque sea sólido, las enormes temperaturas y presiones de esa región permiten que responda lentamente a las fuerzas que actúan sobre él.
Esto implica que el núcleo interno no es una estructura completamente inmóvil. Puede modificar ligeramente su forma y su rotación, mientras el núcleo externo fluye a su alrededor y el manto responde a las fuerzas que llegan desde abajo.
Los resultados también imponen nuevas restricciones sobre las propiedades del manto profundo. Para que el modelo reproduzca las observaciones, determinadas regiones cercanas al límite con el núcleo deben presentar valores concretos de densidad, viscosidad y conductividad eléctrica.
Los autores reconocen que la explicación depende de la precisión de los modelos disponibles sobre la rotación del núcleo interno y el movimiento del núcleo líquido. Nuevas observaciones sísmicas y magnéticas permitirán comprobar hasta qué punto la propuesta sigue encajando cuando haya series de datos más largas.
Nada de esto significa que podamos notar que un día dura más que otro. Las diferencias son demasiado pequeñas para percibirlas sin instrumentos de gran precisión.
Su importancia está en que esas variaciones funcionan como una señal indirecta de lo que ocurre en regiones que no podemos observar directamente. Medir con enorme exactitud cuánto dura un día puede acabar revelando cómo se mueve la Tierra desde su propio centro.