Los neutrinos procedentes de las profundidades de la Tierra proporcionan una nueva imagen del manto
Una constelaciΓ³n mundial de detectores de neutrinos estΓ‘ ofreciendo una visiΓ³n inΓ©dita de los elementos radiactivos que alimentan el motor tΓ©rmico de la tectΓ³nica terrestre.
Un artΓculo de James Dinneen. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicaciΓ³n editorialmente independiente respaldada por la FundaciΓ³n Simons.

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En un laboratorio a 2 kilΓ³metros bajo tierra, una grΓΊa baja a Matt Depatie, tecnΓ³logo de detectores, a travΓ©s de una escotilla hasta una caverna de paredes blancas llena de unas 7.000 toneladas de agua ultrapura que brilla con un azul tan intenso como el del lΓquido limpiaparabrisas bajo la luz. Β«SplashdownΒ», dice Depatie por radio al pisar una balsa inflable que lo espera abajo.
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Normalmente, la caverna es uno de los lugares mΓ‘s oscuros de la Tierra, pero hoy estΓ‘ iluminada para realizar tareas de mantenimiento, lo que ofrece una rara oportunidad de ver su interior. Miro a travΓ©s de la escotilla a Depatie mientras rema hasta el experimento sumergido para examinarlo. EstΓ‘ inspeccionando un detector del tamaΓ±o de una casa construido para captar algunas de las partΓculas mΓ‘s esquivas que conoce la fΓsica: los neutrinos.
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Este es el experimento de neutrinos SNO+, enterrado en las profundidades de la mina Creighton, en Snolab, un laboratorio de fΓsica subterrΓ‘neo en Sudbury, CanadΓ‘. SNO+ consiste en una esfera de acrΓlico revestida con casi 10.000 detectores sensibles a la luz y llena de 780 toneladas de lΓquido centelleador oleoso, que emite destellos cuando lo atraviesan partΓculas energΓ©ticas. El agua que rodea el dispositivo y la roca que lo cubre protegen el detector del resplandor de la radiaciΓ³n cΓ³smica, permitiendo que se hagan visibles los destellos de interacciones menos frecuentes entre partΓculas.
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Todo el descenso ha formado parte de la cruzada por mantener una oscuridad absoluta, incluso mΓ‘s allΓ‘ del espectro visible de la luz. Al bajar por el pozo principal y caminar por un tΓΊnel rocoso hasta el laboratorio, nuestros cuerpos y nuestra ropa recogieron pequeΓ±as cantidades de polvo radiactivo de radΓ³n. Antes de entrar en el espacio principal del laboratorio, nos quitamos la ropa de mina, nos duchamos y nos pusimos monos azul elΓ©ctrico y redes para el pelo para minimizar la contaminaciΓ³n que llevΓ‘bamos con nosotros. Β«Las duchas no son para vosotrosΒ», dice Depatie mientras nos cambiamos, Β«son para la cienciaΒ».
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Estos extremos son necesarios cuando se trata de atrapar fantasmas, en este caso, fantasmas que pueden ayudar a revelar los secretos de regiones inaccesibles en las profundidades de la Tierra.
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Un planeta radiactivo
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Los neutrinos son las partΓculas dotadas de masa mΓ‘s abundantes. Pero esa masa es minΓΊscula: apenas una millonΓ©sima de la masa de un electrΓ³n. Con tan poca masa y sin carga electromagnΓ©tica, estas partΓculas apenas interaccionan con la materia. Billones de neutrinos, en su mayorΓa producidos en el Sol, atraviesan nuestros cuerpos cada segundo; sin embargo, tras aΓ±os de buscarlos con detectores como SNO+, los investigadores solo han capturado unos pocos cientos de miles de sus preciosos destellos.
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AΓΊn mΓ‘s esquivos, tanto que, tras dΓ©cadas de bΓΊsqueda, los cientΓficos solo han detectado unos pocos cientos, son los geoneutrinos.
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Los geoneutrinos se producen en procesos que calientan el interior del planeta. Este calor desempeΓ±a un papel importante en el movimiento de las rocas del manto, que da forma a todo, desde la tectΓ³nica de placas hasta el campo magnΓ©tico terrestre. Procede de dos fuentes principales: el calor residual de la formaciΓ³n del planeta y el calor producido por la desintegraciΓ³n del uranio, el torio y el potasio en las rocas del manto y la corteza. Sin esta segunda fuente, la Tierra se habrΓa enfriado hace mucho y se habrΓa convertido en un planeta tectΓ³nicamente muerto.
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Al contar geoneutrinos, los fΓsicos pueden obtener una medida directa de los elementos de la Tierra que producen calor. Β«Es lo ΓΊnico que hacemos que se centra en la TierraΒ», afirma Ryan Bayes, astrofΓsico de partΓculas de Queenβs University, en Ontario, que trabaja en SNO+. Β«Todo lo demΓ‘s se centra mΓ‘s en lo que recibimos de otros lugares del universoΒ».
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La primera detecciΓ³n de geoneutrinos, realizada por un instrumento en JapΓ³n llamado KamLAND, se comunicΓ³ en 2005. En 2009, el detector Borexino, en Italia, informΓ³ de la detecciΓ³n de varias docenas mΓ‘s. En noviembre de 2025, SNO+ comunicΓ³ su primera detecciΓ³n, elevando en unos 50 el nΓΊmero de geoneutrinos observados.
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Lo que hace especiales las detecciones de SNO+ es la ubicaciΓ³n del experimento: son los primeros geoneutrinos medidos en el hemisferio occidental, lo que ofrece una nueva perspectiva del interior radiactivo de la Tierra.
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Persisten importantes incertidumbres en la interpretaciΓ³n de los resultados de estos experimentos, pero las mejores estimaciones de los investigadores sugieren que cada emplazamiento mide un flujo diferente. Β«PodrΓa ser el primer indicio de que el manto no es uniformeΒ», comenta Mark Chen, astrofΓsico de partΓculas de Queenβs University y director de la colaboraciΓ³n SNO+.
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Los geoquΓmicos han supuesto tradicionalmente que los elementos radiactivos se distribuyen de manera uniforme por el manto, porque la roca en movimiento deberΓa mezclarlo todo. Pero las mediciones de geoneutrinos en distintos lugares podrΓan indicar que no es asΓ.
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Las regiones que parecen producir mΓ‘s geoneutrinos se sitΓΊan aproximadamente por encima de masas de material anΓ³malamente caliente y denso del tamaΓ±o de un continente, conocidas como grandes provincias de baja velocidad de cizalla (large low-shear-velocity provinces, o LLSVP), que los sismΓ³logos han cartografiado a ambos lados del nΓΊcleo. Una se encuentra bajo Γfrica y la otra bajo el ocΓ©ano PacΓfico. Β«Puede haber estructuras profundas en el manto que no se entiendenΒ», dice Chen. Β«PodrΓa ser que [ellas] concentren ciertos tipos de elementosΒ».
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Los neutrinos podrΓan ofrecer algΓΊn dΓa una nueva perspectiva sobre el origen, aΓΊn misterioso, de estas estructuras profundas y, de forma mΓ‘s amplia, sobre los patrones del manto que subyacen a muchos aspectos del sistema Tierra. Β«Realmente serΓa una forma de elaborar un mapa quΓmico del interior de la TierraΒ», afirma William McDonough, geoquΓmico de la Academia China de Ciencias que lleva mucho tiempo siendo una voz destacada en la bΓΊsqueda de geoneutrinos.
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CaptaciΓ³n de geoneutrinos
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La cuestiΓ³n pendiente es si las mediciones de geoneutrinos revelan diferencias entre las zonas del manto situadas bajo cada experimento, o si el desequilibrio se origina en la forma en que los distintos experimentos cuentan sus geoneutrinos. Los investigadores coinciden en que aΓΊn hay tanta incertidumbre que es imposible afirmarlo.
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Β«Si lo tomamos al pie de la letra, podrΓamos decir que quizΓ‘ el hemisferio occidental tiene mucho mΓ‘s material radiactivo que el orientalΒ», comenta McDonough. Pero hay motivos para desconfiar de estas estimaciones. «¿Tienen razΓ³n los italianos? ΒΏTienen razΓ³n los japoneses? ΒΏLa tienen ambos? ΒΏO hay algo que no cuadra?Β», pregunta.
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Las incertidumbres asociadas a los resultados de cada detector provienen del proceso de clasificaciΓ³n que realizan los fΓsicos para identificar los geoneutrinos, explica Bayes. Β«No aparecen y dicen: βHola, soy un geoneutrinoβΒ».
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Los cientΓficos deben eliminar las seΓ±ales de partΓculas con demasiada energΓa, de partΓculas con un valor incorrecto de una propiedad llamada helicidad y de partΓculas que esperan detectar procedentes de reactores nucleares. TambiΓ©n deben eliminar los geoneutrinos procedentes de la corteza terrestre, cuya mayor contribuciΓ³n procede de la zona situada a unos pocos cientos de kilΓ³metros del detector. Cuando se restan esas otras detecciones del recuento total, deberΓa quedar solo la seΓ±al de geoneutrinos procedente del manto.
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En tΓ©rminos generales, el flujo de geoneutrinos del manto parece ser muy alto en Borexino y muy bajo en KamLAND, aunque las incertidumbres son grandes. Una interpretaciΓ³n geolΓ³gica detallada de los resultados de SNO+ aΓΊn estΓ‘ en preparaciΓ³n, indica Chen, pero hasta ahora los cientΓficos ven un manto Β«bastante intermedioΒ» bajo CanadΓ‘.
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Un reto particular para los cientΓficos de SNO+ es comprender los neutrinos procedentes del entorno del detector, incluida una cuenca formada hace 1.800 millones de aΓ±os por un gran cuerpo impactor. Β«Hay muchas incΓ³gnitas en esta zona geolΓ³gicaΒ», explica Virginia Strati, investigadora de la Universidad de Ferrara (Italia) que ayudΓ³ a desarrollar un modelo local de radiactividad para Snolab.
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La incertidumbre tambiΓ©n proviene de las estimaciones de la cantidad total de material radiactivo que calienta el manto. El flujo de geoneutrinos sugiere que estos elementos podrΓan contribuir desde un pequeΓ±o porcentaje del calor del manto hasta la mitad de este, una discrepancia equivalente a la producciΓ³n de decenas de miles de centrales nucleares.
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Ambas fuentes de incertidumbre dificultan aΓΊn mΓ‘s detectar cualquier diferencia en la composiciΓ³n quΓmica de secciones concretas del manto. La diferencia en el flujo de geoneutrinos esperado a partir de distintas distribuciones de elementos radiactivos Β«es muy pequeΓ±a y queda oculta en estas incertidumbresΒ», afirma Strati.
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Flujos futuros
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La detecciΓ³n en SNO+ llega en un momento emocionante para la investigaciΓ³n de geoneutrinos: JUNO, otro enorme experimento de neutrinos que estΓ‘ recogiendo datos en China, se espera que comunique su primer flujo de geoneutrinos a finales de este aΓ±o, aΓ±adiendo una cuarta perspectiva, notablemente mΓ‘s rica. Con mΓ‘s de 20.000 toneladas de centelleador, el experimento, enterrado bajo una montaΓ±a a las afueras de la ciudad de Guangzhou, es tan grande que se espera que detecte mΓ‘s geoneutrinos en su primer aΓ±o que la producciΓ³n combinada de KamLAND, Borexino y SNO+ a lo largo de dΓ©cadas.
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Estimaciones mΓ‘s claras del flujo de geoneutrinos en cada experimento podrΓan provenir de datos geolΓ³gicos mΓ‘s detallados, asΓ como de nuevos recuentos de geoneutrinos en cada emplazamiento. Sin embargo, McDonough afirma que lo mejor serΓa construir un detector de neutrinos en el fondo del ocΓ©ano. Es una idea que McDonough ha defendido durante dΓ©cadas.
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Tal detector estarΓa lejos de las rocas continentales, ricas en elementos radiactivos; la corteza oceΓ‘nica es tambiΓ©n mΓ‘s delgada y uniforme. Las incertidumbres relacionadas con la corteza disminuyen tanto que Β«se estΓ‘ en territorio solo de mantoΒ», dice.
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La idea de un detector en el fondo oceΓ‘nico, cuyo coste se estima en cientos de millones de dΓ³lares, ha tenido poca acogida hasta la fecha por parte de los financiadores gubernamentales. Pero McDonough espera poder lograr algo en China, que ha dado luz verde a otros grandes proyectos de geociencias. Β«Es muy posibleΒ», afirma. Hasta entonces, los fΓsicos seguirΓ‘n remando en busca de respuestas en las profundidades subterrΓ‘neas.
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El artΓculo original, Neutrinos From Deep Inside Earth Provide a New Picture of the Mantle, se publicΓ³ el 7 de agosto de 2026 en Quanta Magazine. Cuaderno de Cultura CientΓfica tiene un acuerdo de distribuciΓ³n en castellano con Quanta Magazine.
Traducido por CΓ©sar TomΓ© LΓ³pez
El artΓculo Los neutrinos procedentes de las profundidades de la Tierra proporcionan una nueva imagen del manto se ha escrito en Cuaderno de Cultura CientΓfica.
