La calor terrestre prové d'una combinació de processos físics i químics que tenen lloc a diferents parts de l'interior del planeta. La Terra és un cos calent immers en un espai fred i perd temperatura de manera constant, aproximadament a un ritme de 130 ºC cada 1.000 milions d'anys. Aquesta pèrdua gradual és un reflex de la dinàmica interna del planeta i de la seva història geològica.
Els volcans i els sistemes hidrotermals, com ara les surgències d'aigua calenta, són manifestacions visibles de la calor interna de la Terra. Aquestes evidències a la superfície ens permeten estudiar i comprendre millor els processos que generen i distribueixen la calor terrestre.
6 Processos que generen la calor de la Terra
Tot seguit, es descriuen els principals processos responsables de la calor de la Terra, agrupats segons la regió de l'interior del planeta on tenen lloc:
- Calor latent de cristal·lització: Al límit entre el nucli intern (sòlid) i el nucli extern (líquid), ocorren reaccions de cristal·lització que són exotèrmiques i generen calor. Aquest fenomen, conegut com a calor latent de cristal·lització, també contribueix al manteniment del camp magnètic terrestre.
- Gravitació: La força gravitatòria comprimeix les capes internes del planeta cap al centre, generant calor per fricció en el procés de contracció de la massa terrestre.
- Calor romanent de la formació del planeta: Aquesta calor és un vestigi de les col·lisions entre residus estel·lars del disc protoplanetari que van donar lloc a la Terra fa uns 4.500 milions d'anys. Tot i que ha disminuït amb el temps, encara contribueix a la calor interna.
- Calor cinètica o de fregament: Entre el nucli extern i el mantell es genera energia en forma de calor a causa del fregament provocat per les diferents respostes d'aquestes capes al camp gravitatori de la Lluna i el Sol (forces de marea).
- Reaccions fisicoquímiques exotèrmiques: Al mantell, les altes pressions i temperatures fan que els minerals siguin inestables, la qual cosa genera canvis de fase continus. Aquests processos alliberen energia en forma de calor.
- Descomposició radiogènica d'isòtops: A la litosfera (composta per l'escorça i la part superior del mantell), les roques contenen elements radioactius com els isòtops 235U, 238U, 232Th i 40K. La descomposició d'aquests isòtops és exotèrmica i constitueix la font de calor més gran a la superfície terrestre.
És important destacar que la temperatura de la Terra augmenta cap a l'interior, des d'una mitjana global de 15 ºC a la superfície fins a més de 5.000 ºC al nucli intern.
Jaciments geotèrmics
Els jaciments geotèrmics són zones on la calor interna de la Terra pot ser aprofitada. Hi ha tres tipus principals:
Jaciments d'aigua calenta
Aquests poden manifestar-se en fonts termals o trobar-se a aqüífers subterranis. Les fonts termals han estat utilitzades des de l'antiguitat com a banys terapèutics. En el cas dels jaciments subterranis, l'aigua calenta o el vapor s'extreuen per generar energia mecànica mitjançant turbines o altres usos com calefacció.
Jaciments secs
En aquests jaciments, les capes calentes sota la superfície no contenen aigua. S'injecta aigua mitjançant perforacions i es recupera ja calenta per aprofitar la seva energia a través d'intercanviadors de calor. Posteriorment, l'aigua es pot reinjectar per continuar el cicle.
Geisers
Els guèisers són fonts termals especials que expulsen periòdicament columnes d'aigua calenta i vapor a l'aire.
La seva formació requereix condicions hidrogeològiques específiques, cosa que els fa un fenomen poc comú. Actualment, hi ha prop de 1.000 guèisers al planeta.
Quan es va començar a fer servir l'energia geotèrmica?
A finals del segle XVII, es concebia la Terra com una massa fosa amb una escorça sòlida producte del refredament. Durant el segle XIX, es van fer els primers càlculs de l'edat de la Terra basats en la seva evolució tèrmica. Va ser també aquest segle quan es va definir la geotèrmia com la disciplina que estudia la calor terrestre, el seu origen, distribució i aprofitament.
El primer ús pràctic de l'energia geotèrmica va tenir lloc el 1904 a Larderello, Itàlia, on es va generar electricitat aprofitant el vapor geotèrmic. Des d'aleshores, aquesta font d'energia ha estat desenvolupada com una opció sostenible per generar electricitat, calefacció i altres usos industrials.