Nevando hierro en el núcleo de Mercurio

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Fecha : 18-May-2008 10:01

El misterio del origen del débil campo magnético de Mercurio es posible que esté siendo desvelado lentamente.



El misterio del origen del débil campo magnético de Mercurio es posible que esté siendo desvelado lentamente. Investigadores de la Universidad de Illinois simularon experimentalmente las condiciones de la parte líquida del núcleo. La formación de "copos de nieve" de hierro llevaría a movimientos de convección en el origen del campo magnético del planeta.

Curiosamente, el estudio cerca del planeta Mercurio ha sido realizado sólo por la sonda Mariner X en 1974 y 1975, y actualmente por la sonda americana Messenger lanzada en agosto de 2004. Los planetólogos de la época pudieron comprobar que, por una parte, Mercurio debía poseer un núcleo importante y ferroso que ocupaba las tres cuartas partes del planeta y que, por otra parte, un campo magnético semejante al de la Tierra, pero cien veces más débil, había sido generado por el pequeño planeta.

El hecho de que Mercurio sea más rico en elementos pesados y refractarios que la Tierra no es en sí una sorpresa. Es lo que predicen los modelos de formación del sistema solar que hacen intervenir un gradiente químico controlado por la temperatura decreciente a medida que se aleja del Sol. A pesar de todo, tal núcleo ferroso hace pensar que, como para el caso de la Tierra, posiblemente sucedió una colisión con un pequeño planeta, añadiendo su propio núcleo ferroso al del joven Mercurio.

En cambio, a causa de su pequeño tamaño, Mercurio no debía retener bastante calor para provocar la fusión, por lo menos, de una parte de su núcleo. Hacen falta necesariamente los movimientos de un fluido cargado para inducir por efecto dinamo el campo magnético observado. Los cálculos indicaban un núcleo completamente sólido, lo que parecía no ser el caso.

La superficie de Mercurio vista por la sonda Messenger© NASA (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

Simulado el corazón de Mercurio.

Un reciente estudio de las fluctuaciones de la velocidad de rotación de Mercurio, realizado con radiotelescopio y radar, parece confirmar la presencia de una parte líquida en el núcleo del planeta.

Jie "Jackie Li", Steven A. Hauck II y Bin Chen se propusieron utilizar una prensa multiyunques* para someter una mezcla de sulfuros y de hierro en las mismas condiciones de presión y temperatura que las que deben reinar en el núcleo de Mercurio.

Interrumpiendo bruscamente la fuente de calor y la presión, nos aseguramos que las muestras obtenidas conservan los rastros de la separación de la mezcla en fases sólida y liquida, así como la composición química desde el punto de vista de los sulfuros en estas dos fases. Las muestras luego son estudiadas con la ayuda de un microscopio de efecto túnel* y de una microsonda de Castaing*.

La comparación entre el interior de la Tierra y el de Mercurio.© David Darling (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

A partir de los resultados obtenidos, los investigadores piensan que al mismo tiempo que la parte superior líquida del núcleo se enfría, los átomos de hierro forman una especie de copos cúbicos que caen hacia el corazón sólido del planeta. El proceso conduce a la formación de corrientes de convección y así es como se crearía el débil campo magnético de Mercurio a pesar de, además, la débil rotación sobre si mismo del planeta.


Para saber más

Normalmente un máquina multiyunques, genera altas presiones y altas temperaturas en una cámara de reacción industrial.

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El microscopio de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscope STM) es un poderoso instrumento que permite visualizar superficies a escala del átomo.

El efecto túnel; Desde el punto de vista de la mecánica clásica un electrón no puede superar una barrera de potencial superior a su energía.

Sin embargo, según la mecánica cuántica, los electrones no están definidos por una posición precisa, sino por una nube de probabilidad. Esto provoca que en ciertos sistemas esta nube de probabilidad se extienda hasta el otro lado de una barrera de potencial. Por tanto el electrón puede atravesar la barrera, y contribuir a generar una intensidad eléctrica.

Esta intensidad se denomina intensidad de túnel y es el parámetro de control que nos permite realizar la topografía de superficie.

Este efecto cuántico aparece también en otras ramas de la física. Gamow lo aplicó para dar explicación a la desintegración mediante emisión de partículas alfa en núcleos inestables. En electrónica, hay transistores que basan parte de su funcionamiento en el efecto túnel.

Funcionamiento de un microscopio de efecto túnel:

En una instalación cuyo fin es tomar medidas en escala atómica, es necesario que el elemento que se usa como sonda de medida tenga una resolución de esa misma escala. En un microscopio de efecto túnel la sonda es una punta conductora, por ejemplo, de Wolframio. La punta se trata para eliminar los óxidos y para que sea lo más afilada posible. En condiciones ideales hay un solo átomo en el extremo de la sonda.

La instalación consiste en un circuito eléctrico en el que están incluidos la muestra y la punta de medida. Como se ha apuntado anteriormente, el parámetro de medida es la intensidad de corriente túnel. Esta intensidad apenas alcanza los nanoamperios y, además, es muy sensible tanto a la distancia, como a la diferencia de tensión entre la punta y la muestra. Debido a esta sensibilidad todo el sistema debe estar controlado electrónicamente. Así, la toma de medidas y los movimientos de la punta (realizados mediante un dispositivo piezoeléctrico con precisiones que pueden llegar a los 0.05 nm) son controlados por el usuario, a través de las interfases correspondientes, por ejemplo: mediante un PC de sobremesa.

La punta no toca la muestra, sino que se queda a una distancia equivalente a un par de átomos (del orden de angstroms) de la superficie. El PC registra la trayectoria de la punta y entonces se puede desplegar la información como una imagen en escala de grises a manera de mapa de densidades o mapa topográfico. A la imagen se le puede agregar color sólo para mejorar el contraste y así observar mejor los cambios detectados.

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Raimond Castaing es un físico francés, nacido el 28 de diciembre de 1921 en Mónaco y fallecido el 10 de abril de 1998. Es el inventor de una técnica analítica que lleva su nombre, la sonda de Castaing, el principio consiste en bombardear una muestra con electrones, y analizar el espectro de los rayos X emitido por la muestra bajo estas condiciones.



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Crédito de las imágenes: NASA. David Darling.



Traducido y ampliado para Astroseti.org por Xavier Civit




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