Geotermia

SEGUNDA TEMPORADA

4. FORMAS DE TRANSMISIÓN DEL CALOR INTERNO DE LA TIERRA

PRIMERA TEMPORADA

3. CORRIENTES DE CONVECCIÓN INTERNA.

En 1912 Alfred Wegener iniciaba sus estudios en la teoría de la deriva continental pero en su inicio fue descartada ya que su teoría carecía de un mecanismo para explicar la deriva de los continentes. En su trabajo original propuso que los continentes se desplazaban sobre otra capa más densa de la Tierra que lo conformaba el fondo oceánico y lo que se prolongaba debajo de ellos.

Para el año 1960 la teoría de la Deriva Continental y la Expansión del Fondo Oceánico quedaron incluidos en la teoría de la Tectónica de Placas. Según esta teoría el desplazamiento de los continentes sucede desde hace miles de años con la convección global del manto, haciendo que la litosfera sea reconfigurada y desplazada permanentemente. Originándose de esta manera los sismos alrededor del mundo.

La Tierra está divida en tres partes. La más interna y caliente el núcleo con temperaturas mayores a los 6000 grados centígrados, principal participe en la generación de calor de nuestro planeta, continúa la parte media el manto y por último la parte más fría del planeta donde alberga vida, la litosfera. Quien le da su calor propio a nuestro planeta es el núcleo, comportándose como un gran reactor nuclear, transmite el calor del núcleo hasta su superficie. Pero ¿Cómo reacciona el manto al calor y temperatura elevadas expuesta por el núcleo?

Todo inicia en el núcleo. Con la desintegración radioactiva de sus elementos pesados como el Torio,  entre otros van calentando gradualmente todo lo que se encuentra alrededor. Las propiedades físicas de los materiales permiten la transferencia de calor a las zonas mas cercanas a la litosfera. Pero en el camino van perdiendo su capacidad calorífica enfriándose gradualmente. Por diferencia de densidades entre los materiales la materia con mayor densidad regresa al manto mientras los materiales que poseen menor densidad ascienden transformándose en un ciclo continuo y repetitivo.  A esto se le llama Convección del Manto.

En si la convección del manto ocurre en el manto superior. Este llega hasta los 700 km. de profundidad aproximadamente. Está formado por materiales generalmente sólidos pero fluye por encontrarse cerca a su punto de fusión. Es más caliente en su zona central y más fría en la superficie a lo que entendemos como Gradiente Geotérmico. Va perdiendo calor por conducción a través de la litosfera.

Pero como se produce la convección?

Simulación de la convección producida en el interior de nuestro planeta.

La mayor parte del manto es fluido debido a que el núcleo se encarga de calentarlo hasta cerca de su punto de fusión. Por la fluidez que presenta es que se producen las corrientes de convección transportando el material más caliente y menos denso hacia la superficie.

El material del manto fluye horizontalmente y en contacto con la litosfera va perdiendo calor y aumentando su densidad y cuando se encuentra lo suficientemente denso empieza a descender.  En el descenso y recorrido horizontal en contacto con el manto inferior se calienta nuevamente para volver a ascender. A esto también se les llama celdas de convección.

Pero es posible que éstas corrientes de convección se trasladen por todo el planeta?

El movimiento de desplazamiento de las placas tectónicas no es en un solo sentido, lo hacen en diferentes direcciones. Entonces eso daría una perspectiva de que en el manto no solo se produce una convección global sino varias.

Algunas interpretaciones sobre hipótesis presentadas sobre el movimiento de las placas es que para cada placa existe un movimiento de convección propia. Pero es cierto esto? Si observamos las placas tectónicas de todo el planeta nos podremos dar cuenta que hay algunas de ellas que son de tamaños y/o de proporciones mayores a otras placas por lo que sostener la hipótesis de una celda de convección para una de estas placas gigantes carecería de fundamento. Esto es porque para que una placa tectónica de proporciones mayores pueda desplazarse necesitaría de una celda de convección aun más grande que las demás extendiéndose en mayor profundidad en el manto.

Entonces, como es que se mueven? Una de las hipótesis actuales que se está manejando es que existen celdas de convección que se extienden solo en el manto superior hasta los 700 km de profundidad. A más profundidad existen otras corrientes de convección que alimentarían a las celdas de convección ubicadas en el manto superior dándoles la energía necesaria para mover las placas.

2. CALOR INTERNO DE LA TIERRA


El planeta Tierra, unos de los tantos del sistema solar, como los otros planetas, generan su propio calor interno. Evidencia de este calor, lo podemos apreciar en los volcanes, gaiseres y aguas termales. Ese mismo calor interno, el ser humano lo aprovecha para convertirlo en otra clase de energía, la eléctrica. El calor interno de la Tierra tiene bastantes aplicaciones, pero como Geofísico debemos estudiar  y entender el mecanismo que generan el calor interno. Cómo se origina, cómo se genera y cómo se comporta. Ésto para tener en cuenta que nuestro planeta tiene su propio dinamismo.

Para empezar a estudiar el calor interno de nuestro planeta hay que volver a tener presente los conceptos de la estructura interna de la Tierra, la litósfera, manto y núcleo. En forma general, la temperatura de nuestro planeta varía de acuerdo a la profundidad.

Mientras más distantes estemos del núcleo del planeta la temperatura será menor y viceversa cuando nos encontremos cerca al núcleo. Lo que conocemos como Gradiente Geotérmico.

La temperatura en el núcleo pueden alcanzar valores mayores a los 6700 C (1). Para entender este valor debemos recordar cómo nuestro planeta fue formado. Debido a los materiales radioactivos como Uranio y Plutonio junto con el hierro, se dio lo que llamamos fisión nuclear liberando energía en forma de calor. Podemos afirmar que el origen que da lugar al calor interno de nuestro planeta pudo o puede darse de las tres siguientes afirmaciones: 1. Calor liberbado por la colisión y compactación de partículas durante la formación del planeta. 2. El calor emitido por el hierro al cristalizarse formando el núcleo interno sólido.  3. El calor emitido por la desintegración radioactiva de isótopos radioactivos como el Uranio, Thorio y Potasio. (1)

Entonces, por gradiente geotérmico, el calor que se origina en el núcleo va disminuyendo paulatinamente hasta llegar a la superficie. En ese tránsito o recorrido, la energía calorífica provoca la formación de corrientes de convección que calientan a nuestro planeta. Es así, que debido a estas corrientes de convección es que se produce el deslizamiento de las placas litosféricas y la formación de relieves.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
(1) https://es.m.wikipedia.org/wiki/Núcleo_de_la_Tierra

1. ¿GEOTERMIA O GEOTERMOMETRÍA?

Aunque ambas palabras puedan ser similares nos podemos confundir si no reconocemos sus significados ni el campo y/o área de trabajo de cada una de ellas. Es cierto que el Ingeniero Geofísico puede estudiarlas pero ambas son disciplinas diferentes con campos de estudio diferentes.

Estos términos pueden subdividirse en otros componentes tales como "Geo", "Termo" y "Metría". Conocemos que el término Geo proviene de la palabra Tierra. El término Termo provienen de la palabra calor y Metría proviene del vocablo medida.

Entonces si realizamos una comparación entre estas dos palabras entenderemos claramente en que se diferencian. Geotermia es la ciencia que se encarga de estudiar los procesos que generan el calor interno de nuestro planeta, así como sus diferentes fuentes de generación. 

Mientras que la Geotermometría, es la ciencia que se encarga de cuantificar la temperatura interna de ciertos componentes.

Ambas ciencias estudian el calor y/o temperatura interna pero tienen campos de acción diferentes. La Geofísica más se encarga de estudiar la Geotermia haciendo de ésta su campo de acción. La Geotermometría es aplicada en la Geoquímica, Petrología o la Cristalografía y la Geotermia es aplicada en estudios de fuentes termales en cercanías por lo general de volcanes.