¿Por qué el interior de la Tierra es muy caliente?

El artículo «¿Por qué el interior de la Tierra es tan caliente?» introduce el tema con el ejemplo cotidiano de un huevo hervido, y luego describe la distribución de la temperatura en diferentes profundidades del interior de la Tierra, las fuentes de calor de alta temperatura en el interior de la Tierra, y la situación actual de la explotación y uso de la energía geotérmica, así como algunos ejemplos relacionados.

¿Por qué el interior de la Tierra es muy caliente?

Todos hemos comido huevos hervidos. Después de sacar los huevos recién hervidos y sumergirlos en agua fría, debemos pelarlos y esperar un poco antes de comerlos, porque si los mordemos directamente, notaremos que el interior del huevo todavía está caliente. Si pudiéramos pelar la corteza de la Tierra, que es como un «huevo gigante», descubriríamos que su interior también está muy caliente.

¿Cuál es la temperatura interior de la Tierra? Aunque no podemos medirla directamente en su interior, podemos calcularla mediante métodos indirectos, como la conducción y la convección de calor. La corteza terrestre, que es principalmente roca sólida, transfiere calor principalmente por conducción; mientras que la manto, que se encuentra por debajo de la corteza, es un estado fluido que transfiere calor principalmente por convección. Los científicos geológicos han calculado que, desde la superficie de la Tierra hasta su núcleo, la temperatura aumenta de alrededor de 10 °C a 4500 °C. Específicamente, cerca de la superficie, debido al impacto de la radiación solar, la temperatura experimenta cambios diurnos, estacionales y de ciclos anuales, y esta capa se llama la capa de temperatura variable. En la interfaz cercana a la superficie, a una profundidad de aproximadamente 20-30 metros, la temperatura permanece constante durante todo el año, igual o ligeramente superior a la temperatura media anual local, y se llama la capa de temperatura constante. Desde la capa de temperatura constante hasta la interfaz inferior de la corteza, básicamente, cada 30 metros de profundidad, la temperatura aumenta en 1 °C, y en la interfaz inferior de la corteza, a una profundidad de casi 200 kilómetros, la temperatura puede llegar a más de 1000 °C, cerca del punto de fusión de la roca. En la interfaz entre el núcleo y el manto, la temperatura es de aproximadamente 3700 °C. En la interfaz entre el núcleo interno y el externo, la temperatura es de aproximadamente 4300 °C.

En invierno, cuando tomamos el sol al aire libre, nos sentimos muy calientes, y esta calor proviene de la radiación solar. Para la Tierra, la radiación solar solo puede hacer que la superficie de la Tierra se «sienta caliente», pero no puede afectar al interior de la Tierra. Para investigar la fuente de calor de alta temperatura en el interior de la Tierra, necesitamos buscar las razones a lo largo de la historia de la formación de la Tierra. Los científicos geológicos han descubierto que, en la etapa inicial de la formación de la Tierra, el proceso de colisión y fusión de pequeños cuerpos celestes para formar la Tierra primitiva generó una gran cantidad de calor, por lo que la temperatura de la Tierra desde la superficie hasta el interior era muy alta y toda la Tierra estaba en un estado fundido. Posteriormente, la Tierra se enfrió gradualmente y formó una estructura en capas de corteza, manto y núcleo. A pesar de que ya se ha enfriado durante 4,6 mil millones de años, todavía hay una gran cantidad de calor almacenado en el interior de la Tierra. Además de la fuente de calor residual en la etapa inicial de la Tierra, también hay una gran cantidad de isótopos radiactivos en el interior de la Tierra, que continúan desintegrándose y liberando calor constantemente. Durante la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos destruyó dos ciudades japonesas con solo dos bombas atómicas, y la sustancia central de las bombas atómicas era isótopos radiactivos. A lo largo de la historia de la formación de la Tierra, los isótopos radiactivos en el interior de la Tierra también han liberado una enorme cantidad de calor. Además, el movimiento y la transformación de la materia en el interior de la Tierra también son fuentes de calor.

Dado que el subsuelo es tan caliente, ¿por qué no aprovecharlo para servir a la humanidad? Los científicos geológicos ya han pensado en esto. El calor del interior de la Tierra puede transferirse a la superficie a través de la convección y la conducción, o disiparse a la atmósfera en forma de erupción volcánica, o aparecer en la superficie en forma de aguas termales. Actualmente, el desarrollo y la utilización de la energía geotérmica se centran principalmente en el agua geotérmica, y muchos países, incluida China, ya han comenzado a utilizar la energía geotérmica para generar electricidad. Por ejemplo, Yangbajing en el Tíbet es famoso por sus abundantes recursos geotérmicos, y la central geotérmica de Yangbajing es la central geotérmica más grande de China.