¿Por qué el núcleo interno del planeta Tierra no está compuesto por los materiales más densos?

Question

He leído en varias fuentes que se dice que el núcleo interno de nuestro planeta está compuesto mayoritariamente por una aleación de hierro y níquel, además de algunos elementos más ligeros como el silicio. Por otro lado, sé que en general los elementos más ligeros van a las capas superiores y los más pesados se hunden, debido a la flotabilidad. Así que me pregunto por qué no se tienen en cuenta los materiales más densos en la composición del núcleo interno, es decir, el osmio 22,59 g/cm3, el iridio 22,56 g/cm3, el platino, hasta llegar al plomo. Por supuesto, algunos de esos materiales pesados son raros. Pero incluso si son raros, no estoy seguro de que ésta sea la razón por la que no se mencionan en absoluto al describir el núcleo interno.

He encontrado una pregunta relacionada pero no equivalente en mi opinión porque no aborda la composición del núcleo en sí: ¿Por qué los elementos pesados no se hunden en el núcleo?

Answer 1

Por eso me pregunto por qué no se tienen en cuenta los materiales más densos en la composición del núcleo interno, es decir, el osmio 22,59 g/cm3, el iridio 22,56 g/cm3, el platino, hasta llegar al plomo.

No el plomo. Me ocuparé de eso más tarde.

Todos los elementos que has mencionado (incluido el plomo) son extremadamente raros en el universo. En cambio, el hierro es el noveno elemento más común en el universo. El hierro se forma en abundancia en las supernovas de tipo II y en las enanas blancas que explotan. De los elementos siderófilos, sólo el hierro y el níquel son comunes.

El hierro es aún más abundante en las condritas carbonáceas, de las que se cree que proceden gran parte de los materiales de la Tierra. En masa, el hierro es el segundo elemento más abundante en las condritas carbonáceas, después del oxígeno. Debido a la diferenciación planetaria, el hierro, junto con otros elementos siderófilos, es significativamente menos abundante en la corteza terrestre que en las condritas carbonáceas.

Los otros elementos siderófilos incluyen (por orden de abundancia) el níquel, el manganeso, el cobalto y varios metales raros. Estos metales raros son escasos en el universo, raros en los meteoritos y raros incluso en el centro de la Tierra. El manganeso y el cobalto juntos representan algo menos del 1% de la masa del núcleo de la Tierra. Todos los demás elementos siderófilos son elementos extremadamente traza, incluso en el núcleo de la Tierra.

El plomo es más calcófilo que siderófilo. El plomo se combina fácilmente con el azufre para formar el mineral galena. La galena es menos densa que el hierro y tiene un punto de fusión bastante bajo. El bajo punto de fusión hace que la galena tienda a concentrarse en la corteza terrestre y no en su manto. El plomo es también el punto final de las cadenas de desintegración del uranio 238, el uranio 235 y el torio 232. El uranio y el torio son altamente litófilos; se concentran en la corteza terrestre.

La química del plomo y la física de la desintegración radiactiva hacen que el plomo se concentre en la corteza terrestre y no en el núcleo de la Tierra. La abundancia de plomo en la corteza terrestre es mayor que la de plomo en las condritas carbonáceas.

Answer 2

Han pasado dos años y la pregunta de Winston sigue sin respuesta. El osmio y el iridio son claramente más pesados que todos los demás elementos y su aleación natural, el osmiridio, debería encontrar su camino (por hidrostática a lo largo de millones de años) hacia el centro de la Tierra. Cox estima la abundancia de Os en $10^{-4}$ ppm y el Ir a $10^{-6}$ ppm. Suponiendo una aleación de osmiridio con una densidad de $22.58\;\mathrm{g}/\mathrm{cc}$ reflejando la abundancia relativa, lo que significa que la mayor parte del osmiridio terrestre debería estar en una esfera alrededor de $2\;\mathrm{km}$ en el radio del centro de la tierra Sospecho que sí.