La presencia de Mg primordial puede explicar la capa sísmica de baja velocidad en la región más externa del núcleo exterior de la Tierra

Por qué importa el profundo corazón de la Tierra

Muy por debajo de nuestros pies, a más de 2.800 kilómetros de profundidad, se encuentra el núcleo exterior metálico líquido de la Tierra, la región turbulenta que alimenta nuestro campo magnético y contribuye a que el planeta sea habitable. Las ondas sísmicas procedentes de los terremotos muestran que la parte superior de este núcleo exterior transmite el sonido de forma sorprendentemente lenta, formando una misteriosa capa de baja velocidad conocida como la capa E′. Este artículo explora si un elemento familiar —el magnesio, común en las rocas de la superficie— pudo introducirse en el núcleo durante la violenta juventud del planeta y ahora ayudar a explicar esta enigmática capa oculta.

Una extraña zona de lentitud en el interior profundo de la Tierra

Los sismólogos modelan el interior terrestre siguiendo cómo las ondas sísmicas se aceleran o desaceleran al atravesar distintas capas. Los modelos estándar, como el perfil PREM ampliamente usado, describen el núcleo exterior como un líquido denso y rico en hierro, ligeramente “aligerado” por pequeñas cantidades de elementos como silicio, oxígeno, azufre, carbono e hidrógeno. Pero modelos sísmicos más recientes muestran que en los cientos de kilómetros superiores del núcleo exterior las ondas sonoras viajan hasta aproximadamente un 1 % más despacio de lo esperado. Las explicaciones existentes intentaron atribuirlo a una estratificación química del núcleo exterior, pero todos los elementos “ligeros” habituales tienden a aumentar la velocidad del sonido en hierro, no a disminuirla. Esto creó una paradoja: parecía imposible formar una capa lo bastante lenta para coincidir con los datos sísmicos y a la vez lo bastante ligera para permanecer estratificada en lugar de hundirse.

Poniendo a prueba el magnesio en hierro líquido

Los autores se centran en el magnesio, un elemento abundante en el manto pero que se consideraba escaso en el núcleo. Experimentos a alta presión han sugerido que algo de magnesio podría disolverse en hierro fundido durante las intensas condiciones de la formación de la Tierra, sobre todo durante el impacto gigante que formó la Luna. Sin embargo, hasta ahora nadie había realizado cálculos fiables sobre cómo el magnesio modifica la densidad y la velocidad del sonido del hierro líquido a las presiones y temperaturas extremas del núcleo exterior. Empleando dinámica molecular desde primeros principios, un método de simulación basado en la mecánica cuántica, los investigadores modelaron hierro líquido mezclado con distintas pequeñas cantidades de magnesio a presiones de hasta 340 gigapascales y temperaturas de hasta 7.500 kelvin—condiciones que coinciden con las de las profundidades terrestres.

Cómo cambia el magnesio las propiedades del núcleo

Las simulaciones muestran que al añadirse magnesio al hierro líquido, tanto la densidad como la velocidad de las ondas compresionales (análogas al sonido) disminuyen de manera casi lineal. El efecto sobre la velocidad del sonido es modesto pero, crucialmente, opuesto al de otros elementos ligeros, que tienden a hacer que las ondas viajen más rápido. Al combinar sus nuevos resultados para hierro–magnesio con datos previos sobre otros elementos ligeros, los autores construyeron modelos de la composición del núcleo exterior que debían ajustarse simultáneamente a las densidades sísmicas, a las velocidades sísmicas y a límites químicos razonables sobre la cantidad de cada elemento que el núcleo puede contener. Probaron tanto un núcleo exterior homogéneamente mezclado como una estructura en dos capas con una capa superior distinta. En todos los modelos exitosos, es necesario magnesio en el núcleo exterior, con valores típicos entre aproximadamente 0,5 y 1,8 por ciento en peso, y especialmente concentrado en los varios cientos de kilómetros más externos—precisamente donde se observa la capa E′.

Colisiones cósmicas y una corteza rica en magnesio

Estos hallazgos sugieren un origen dramático para la capa E′. Antes de la colisión que formó la Luna, la Tierra probablemente ya tenía un núcleo de hierro líquido que contenía algo de silicio e hidrógeno pero relativamente poco magnesio. El impacto gigante habría calentado partes del planeta a temperaturas extremas, permitiendo que magnesio adicional, junto con silicio y oxígeno, se disolviera en metales que luego descendieron hacia el núcleo existente. Debido a que este metal rico en magnesio era relativamente más boyante, se acumuló formando una capa estratificada en la parte superior del núcleo exterior. A lo largo de miles de millones de años de enfriamiento, algunos componentes, como sílice, agua, óxidos de hierro y quizá óxido de magnesio, pueden haber cristalizado lentamente o exsolvido de nuevo hacia el manto. Lo que quedó fue un núcleo exterior superior enriquecido en magnesio y algo empobrecido en oxígeno—exactamente el tipo de composición que sería ligeramente más ligera y transmitiría las ondas sísmicas más lentamente, coincidiendo con la capa E′.

Qué supone esto para nuestro planeta

Para un no especialista, el núcleo puede parecer distante, pero su composición condiciona el campo magnético de la Tierra, el flujo de calor y la evolución a largo plazo del planeta. Este estudio muestra que una cantidad relativamente pequeña de magnesio primordial en el núcleo exterior puede resolver un viejo enigma sobre la capa de baja velocidad E′ sin violar las restricciones químicas o sísmicas básicas. Además, ayuda a explicar por qué el manto silicatado de la Tierra es algo más pobre en magnesio que algunos meteoritos primitivos, lo que implica que una fracción medible de magnesio está oculta en lo profundo del núcleo. En términos sencillos, los autores sostienen que trazas de magnesio, aportadas y reorganizadas durante el colosal impacto que formó la Luna, dejaron una fina piel rica en magnesio en el núcleo exterior—sutil pero lo bastante potente como para que las ondas de los terremotos la detecten en todo el planeta.

Cita: Liu, T., Jing, Z. Presence of primordial Mg can explain the seismic low-velocity layer in the Earth’s outermost outer core. Nat Commun 17, 1886 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68572-4

Palabras clave: Núcleo terrestre, magnesio, ondas sísmicas, impacto gigante, composición del núcleo exterior