Un calefactor natural bajo nuestros pies
Cuando enciendes un radiador de 1000 vatios en una fría noche de invierno, el suelo a miles de kilómetros bajo tus pies también está disipando calor de forma continua. Si repartiéramos toda la energía térmica liberada por el interior de la Tierra de manera uniforme sobre la superficie, cada metro cuadrado emitiría energía de forma incesante hacia el espacio. Esta fuente de calor subterránea es el motor fundamental que mantiene vivo a nuestro planeta, impulsando la tectónica de placas y alimentando el geodinamo que genera el campo magnético terrestre.
Los geofísicos calculan que el calor interno de la Tierra procede principalmente de dos fuentes: el calor primordial remanente de la formación del planeta hace 4500 millones de años y el calor radiogénico producido por la desintegración radiactiva de elementos como el uranio, el torio y el potasio en las profundidades del manto. Sin el aporte continuo de esta desintegración, el interior de la Tierra se habría enfriado y solidificado hace mucho tiempo, convirtiéndose en un mundo muerto similar a la Luna, sin volcanes, sin terremotos y sin la protección de un campo magnético. El calor generado por la desintegración radiactiva representa aproximadamente la mitad de la pérdida total de calor de la Tierra, lo que equivale a la potencia generada por decenas de miles de centrales nucleares funcionando simultáneamente.
Tradicionalmente, la geofísica ha recurrido a las ondas sísmicas para explorar el mundo subterráneo. Analizando los cambios de velocidad de las ondas sísmicas a través de distintos medios, los científicos pueden cartografiar la densidad y rigidez del subsuelo, de forma similar a una ecografía de la Tierra. Sin embargo, las ondas sísmicas no pueden determinar la composición química. Cuánto uranio y torio se esconden en las profundidades del manto había sido, hasta ahora, imposible de cuantificar con precisión.
«Partículas fantasma» que atraviesan paredes
La herramienta para romper este callejón sin salida procede de una partícula subatómica estudiada originalmente en astrofísica. Los neutrinos —partículas microscópicas de masa diminuta, sin carga eléctrica y que apenas interactúan con la materia ordinaria, de las cuales billones atraviesan tu cuerpo cada segundo— poseen una capacidad de penetración asombrosa. Cuando el uranio y el torio se desintegran en el interior terrestre, liberan un tipo especial de neutrino: los geoneutrinos (neutrinos emitidos durante el proceso de desintegración de elementos radiactivos naturales como el uranio, el torio y el potasio dentro del planeta).
Los geoneutrinos actúan como firmas químicas directas procedentes del manto profundo. Sin verse frenados por capas de roca densa, atraviesan en línea recta los 2900 kilómetros de manto y corteza hacia el espacio. Si los científicos logran capturar estas partículas en la superficie, pueden calcular directamente la cantidad real de elementos radiactivos en el subsuelo.
Tal como señala Ryan Bayes, científico del experimento SNO+ en la Universidad de Queen’s, esta es la única investigación con neutrinos centrada específicamente en la propia Tierra, a diferencia de otros observatorios que estudian señales procedentes del espacio profundo. Detectar estas partículas fantasma proporciona a la geología un instrumento capaz de medir directamente la composición química del planeta.
Una esfera gigante a dos kilómetros bajo tierra
Capturar geoneutrinos es una tarea de extrema dificultad. Debido a que apenas colisionan con la materia común, la comunidad científica internacional ha registrado cientos de miles de neutrinos convencionales durante décadas, pero tan solo unos pocos cientos de geoneutrinos. Para alejarse de la interferencia de los rayos cósmicos de la superficie, los detectores deben construirse a gran profundidad.
En noviembre de 2025, el experimento SNO+, ubicado a 2 kilómetros de profundidad en la mina Creighton cerca de Sudbury (Canadá), logró detectar geoneutrinos. Este hito supuso el primer registro de señales de neutrinos de la Tierra profunda en el hemisferio occidental, añadiendo unos 50 valiosos eventos a la base de datos global. El detector SNO+ alberga 780 toneladas de centelleador líquido (un fluido químico especial que emite breves destellos de luz al chocar con partículas de alta energía), rodeado por casi 10 000 tubos fotomultiplicadores de alta sensibilidad dispuestos en una pared esférica.
Para evitar que las impurezas externas alteren las mediciones, el protocolo de acceso al laboratorio subterráneo es sumamente estricto. Todo el personal debe ducharse a fondo y vestir trajes limpios especiales. El técnico del detector Matt Depatie suele explicar a los visitantes que las duchas son un requisito científico indispensable: incluso una sola mota de polvo de la superficie contiene suficiente radiactividad natural como para arruinar el experimento. Anteriormente, solo el experimento KamLAND en Japón y el Borexino en Italia habían logrado detectar geoneutrinos; el éxito de SNO+ supone un paso decisivo para la red global de observación.
Imagen: Personal bajo el enorme detector esférico a 2 km de profundidad en el experimento SNO+ de Canadá. Fuente: Leo Duquette / SNOLAB
El rompecabezas de un manto heterogéneo
Con la publicación de los datos de SNO+, la comparación de las mediciones de los tres detectores globales reveló un fenómeno inesperado. El experimento Borexino en Italia registró el flujo de geoneutrinos más elevado, KamLAND en Japón el más bajo y SNO+ en Canadá obtuvo valores intermedios.
Esta variación regional ha transformado la visión científica tradicional. En los modelos clásicos, el manto se concebía como una sopa hirviendo en constante convección, donde la circulación de fluidos a lo largo de eones homogeneizaba la composición interna. Sin embargo, los datos demuestran claras diferencias químicas en el manto situado bajo los distintos continentes.
Los análisis comparativos indican que las zonas con mayor flujo de geoneutrinos coinciden a grandes rasgos con dos gigantescas estructuras en la base del manto conocidas como Grandes Provincias de Baja Velocidad de Cizalla (LLSVP, por sus siglas en inglés: estructuras rocosas de tamaño continental, extremadamente calientes y densas, situadas en el límite entre el núcleo y el manto). Una se ubica bajo el continente africano y la otra bajo el océano Pacífico. Mark Chen, director de la colaboración SNO+, señaló que esto podría constituir la primera prueba directa de la heterogeneidad química en el manto profundo, lo que sugiere la existencia de estructuras enriquecidas en elementos aún no comprendidas del todo.
Imagen: En el interior del detector Borexino en Italia, operarios frente a la pared cubierta de fotomultiplicadores. Fuente: Volker Steger / LNGS-INFN
La «era de alta definición» del gigante de Jiangmen en China
En las últimas dos décadas, todos los detectores del mundo juntos apenas han capturado unos pocos cientos de geoneutrinos, lo que equivale a intentar iluminar una cueva inmensa con una tenue linterna. Para trazar con precisión la distribución del calor radiogénico del manto se necesitan equipos de mayor tamaño y sensibilidad.
Esa responsabilidad recae ahora en el Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO), situado en Kaiping, provincia de Cantón (China). Equipado con 20 000 toneladas de centelleador líquido, JUNO comenzó a operar oficialmente en agosto de 2025 y prevé publicar sus primeros datos de flujo de geoneutrinos a lo largo de 2026. Su enorme escala implica que solo en su primer año de funcionamiento capturará más geoneutrinos que la suma acumulada por todos los detectores del mundo durante décadas.
William McDonough, geoquímico de la Universidad de Maryland y la Academia China de Ciencias, subrayó que los datos masivos de JUNO permitirán a los investigadores comenzar a trazar un mapa químico tridimensional del interior de la Tierra. Los científicos incluso plantean ya instalar detectores a miles de metros de profundidad en el fondo oceánico, evitando la interferencia de la corteza continental para medir directamente las señales de neutrinos provenientes del manto.
Imagen: En el interior del detector JUNO de China, con la pared esférica repleta de tubos fotomultiplicadores dorados. Fuente: JUNO Collaboration / Quanta Magazine
Escuchar el verdadero latido de las profundidades del planeta
La maduración de la tecnología de detección de geoneutrinos está haciendo que el estudio del manto profundo (a 2900 kilómetros de profundidad) pase de la inferencia indirecta a la medición directa. Si antes la ciencia dependía de los rebotes de las ondas sísmicas para conjeturar la estructura interna, hoy es capaz de descifrar el código elemental del manto a través de partículas fantasma que atraviesan la corteza terrestre.
El calor de desintegración del uranio y el torio en el manto no solo determina la tasa de enfriamiento interno de la Tierra, sino que también rige la deriva continental y la evolución del escudo magnético. Precisar el flujo de geoneutrinos ayuda a la humanidad a comprender de nuevo la fuente de energía sobre la que habitamos.
A medida que enormes volúmenes de datos convergen en la red global de observación, se despliega un mapa químico subterráneo completo. Desde la superficie, la humanidad sostiene a través del rastro de partículas microscópicas la llave para desentrañar la historia más profunda de la Tierra.
Enlaces de referencia:
- Reportaje de Quanta Magazine
- Informe de investigación de la colaboración SNO+
- Datos publicados por la colaboración JUNO
