¿Por qué los elementos pesados ​​no se hunden hasta el núcleo?

La clave para responder a esta pregunta es la clasificación de elementos de Goldschmidt. Trece de los elementos longevos son siderófilos; se unen preferentemente al hierro. Esos trece elementos están significativamente reducidos en la corteza terrestre en comparación con su prevalencia en meteoritos, asteroides y el Sol.

Esta lista de trece incluye renio a oro, pero se detiene en oro. Dieciocho de los elementos longevos son calcófilos; se unen fácilmente con un calcógeno que no sea oxígeno (p. ej., azufre). El cobre y la plata, junto con el mercurio y el polonio, entran en esta categoría. Estos elementos calcofílicos tienen una tendencia reducida a migrar hacia el centro de la Tierra debido a su mayor afinidad por combinarse con elementos más ligeros.

Esa lista de trece elementos siderófilos tampoco incluye los lantánidos o actínidos. Estos elementos, junto con una serie de elementos más ligeros, son litófilos. Los litófilos tienen una tendencia muy marcada a combinarse con el oxígeno y con otros litófilos. Estos elementos litófilos tienen una tendencia aún más reducida a migrar hacia el centro de la Tierra que los calcófilos.

En realidad, todavía se están hundiendo hasta el núcleo. El calor interno de la Tierra proviene de varias fuentes, y una de ellas es la liberación de energía gravitatoria de los elementos pesados ​​que migran más hacia el centro. Una afirmación similar es válida para otros planetas. Esta no es la mayor parte de la fuente de calor. Otras fuentes son el inventario térmico original y también la descomposición radiactiva. La estratificación intensificada de elementos pesados ​​hacia el núcleo y elementos más livianos hacia la superficie constituye una fuente de calor no despreciable, pero aún mucho más pequeña que esas otras fuentes.

Sin embargo, este movimiento generalmente ocurre en las partes móviles del centro de la Tierra. El manto de nuestro planeta tiene corrientes de circulación, y creo que deberíamos llamar a esto un requisito para que suceda el proceso de separación. Por supuesto, los elementos se mezclan significativamente. Es solo en períodos de tiempo muy largos que ocurre el proceso.

Considere una red de átomos. Con casi cualquier selección de materiales que haga, la fuerza de los enlaces químicos empequeñecerá enormemente la diferencia de flotabilidad entre los diferentes átomos de las moléculas. Así que podríamos preguntarnos por qué los materiales se estratifican alguna vez , pero esto se debe a que las cosas se alteran. Considere una pila de arena, donde algunos granos son más pesados. Una pila intacta no debería tener tendencia a estratificarse. Sin embargo, si lo agita durante mucho tiempo, las partículas pesadas se moverán hacia el fondo. El flujo térmico del calor interno de la Tierra es la fuerza que "sacude" sus elementos.

Curiosamente, el núcleo y la corteza de la Tierra tienen sus propias razones únicas para ser relativamente estables... aunque no completamente estables. El núcleo tiene poca fuerza impulsora térmica detrás de él, porque la mayor parte del término de producción de calor proviene de capas en radios más grandes. Esto promueve un estado muy estático en el centro. La corteza se enfría a temperaturas mucho más bajas que en el interior y, en general, la roca es estable y sólida aquí. Ahora, ambos deberían venir con una buena cantidad de calificadores. Obviamente, los volcanes sacuden la corteza, y el hecho de que esté atando esto ejemplifica el hecho de que las cosas se mueven en la superficie de la Tierra de vez en cuando.

Pero, ¿exactamente qué tan estratificada está la Tierra ahora? La densidad y la intensidad del campo de gravedad se derivan directamente una de la otra. No es difícil obtener algunos datos sobre esto.

Aquí puede ver la densidad trazada sobre los radios de la Tierra. Tiene una pendiente muy pronunciada y el núcleo es muy denso, como el plomo, pero más pesado. Me parece impresionante, pero aún podría estratificarse aún más .

Permítanme presentar una pregunta alternativa: dado que la densidad del uranio es de alrededor de 19 g/cm3, ¿por qué no tenemos una bolsa de uranio puro en el centro? Bueno, simplemente no hay ningún mecanismo para hacer eso porque nada está sacudiendo la corteza, y la fuerza impulsora se reduce a nada hacia el centro.