Ciencia e innovación

El campo magnético de la Tierra cambia a un ritmo más frecuente de lo esperado

Hace unos 500 millones de años, los polos magnéticos del planeta se invirtieron a un ritmo impresionante, lo que aporta datos sobre la formación del núcleo y los efectos en la vida temprana.lunes, 7 de octubre de 2019

Por Maya Wei-Haas
La interacción del viento solar con el campo magnético de nuestro planeta produce impresionantes espectáculos de luces, como estas auroras que vemos bailar aquí sobre el norte de Canadá. Estas luces increíbles son un recordatorio de la importancia que tiene la burbuja magnética de la Tierra a la hora de proteger nuestro planeta de la radiación.

Gallet Yves se encontraba en una empinada ladera rocosa en el noreste de Siberia, junto a un río turquesa y calmo que acompañaba el paisaje ondulado. Pero Gallet, investigador del Institut de Physique du Globe de París, en Francia, tenía toda su atención puesta en las rocas con un objetivo en mente: descifrar la historia del campo magnético de la Tierra.

Esta burbuja protege a la Tierra de la radiación constante que emite el sol. A lo largo de la historia del planeta (4.600 millones de años), el campo ha ido cambiando con frecuencia, y los polos magnéticos del norte y sur se han invertido; algunas investigaciones sugieren que podría haber otro cambio en el horizonte geológico. Si bien la idea de que ocurra un apocalipsis geomagnético es exagerada, una inversión de los campos magnéticos podría tener muchas consecuencias negativas, desde una mayor exposición a la radiación hasta interrupciones tecnológicas. Por lo tanto, es muy importante entender estos cambios históricos, pues no se tratan de una simple curiosidad científica.

Gallet y sus colegas han encontrado pruebas de lo que sería la tasa más alta de inversión de campo magnético que jamás se ha registrado. Durante este tiempo increíblemente caótico, descrito en una publicación reciente de Earth and Planetary Science Letters, en el planeta se invirtieron los polos magnéticos 26 veces cada millón de años, más de cinco veces la tasa registrada en los últimos 10 millones de años.

Este cálculo se suma a un conjunto creciente de pruebas que sugieren que el campo magnético del planeta puede invertir su posición con más frecuencia de lo que se creía, según explica Joseph Meert, un paleomagnetista de la University of Florida que no formó parte del equipo de estudio. Dicha investigación está cubriendo los vacíos existentes en el registro magnético de la Tierra, lo que podría ayudar a los científicos a comprender mejor el momento y la razón detrás de estas fluctuaciones geológicas, e incluso podría aportar datos acerca de los efectos que los antiguos períodos de hiperactividad tuvieron en la vida temprana.

Los polos inquietos de la tierra

El campo magnético de la Tierra se carga con el movimiento del hierro fundido y el níquel del núcleo externo de nuestro planeta, que se encuentra a unos 2.900 km por debajo de la superficie. A lo largo de los años, las fluctuaciones del campo han sido captadas por minerales que contienen en hierro que responden a estímulos magnéticos, y que quedan atrapados en el lugar a medida que se forman rocas sedimentarias o se enfría la lava, como si fueran pequeñas agujas de brújula congeladas en el tiempo.

Considerando estos datos, nuestros polos no han cambiado de lugar en unos 780.000 años, pero sí han estado inquietos en el pasado, y se han invertido cada 200.000 años más o menos. También hay períodos prolongados en los que los polos se mantuvieron estables en su lugar, como ocurrió en un bloque de tiempo de 40 millones de años durante el período Cretácico, hace unos 100 millones de años.

¿Qué tan rápido pueden darse estas inversiones magnéticas? Para averiguarlo, Gallet y sus colegas se desplazaron en helicóptero, balsa inflable y a pie hasta llegar a unos acantilados que datan de un período muy poco explorado en el Cámbrico Medio, que datan de unos 500 millones de años. Los materiales que construyeron esta región se fueron ubicando en lo que había sido un mar cálido y poco profundo, donde quedaron atrapados minerales magnéticos a medida que los sedimentos fueron desplazándose hacia el tranquilo fondo del océano y solidificándose para formar nuevas capas de roca.

Gallet y sus colegas visitaron el sitio por primera vez a principios de la década de 2000, y recolectaron alrededor de 119 muestras de la cara casi vertical de la roca. Este trabajo reveló que durante este período del Cámbrico Medio tuvo al menos de seis a ocho cambios de campo magnético cada millón de años.

Los científicos recolectaron muestras de rocas de los acantilados de la llamada sección Khorbusuonka en Siberia. En estas rocas, los minerales que contienen hierro registran huellas magnéticas de una porción de la historia de la Tierra de unos tres millones de años.

"No esperábamos que la frecuencia de inversión fuera tan alta", escribe Gallet en un correo electrónico, y deja en claro que, en ese momento, un número superior a cuatro o cinco inversiones se consideraba alto. Dada esta tasa, Gallet y sus colegas pensaron que debían recolectar más muestras. En el verano de 2016, volvieron a recoger muestras, y juntaron unos 550 pequeños bloques de roca cada 10-20 cm. El análisis de las firmas magnéticas confirmó la sospecha: descubrieron 78 sorprendentes inversiones de campo durante los tres millones de años que cubrieron sus muestras.

"Esperábamos una frecuencia de inversión magnética muy alta, pero, por supuesto, no pensamos obtener ese valor", afirma Gallet. Y 22 de las muestras registran solamente una inversión, señala, insinuando que tal vez la tasa real sea aún mayor.

Cambiar de lugar

Por ahora, el nuevo estudio ofrece más preguntas que respuestas. No está claro por qué el campo magnético tenía una conducta tan hiperactiva en ese momento y, lo que es más intrigante, por qué bajo la frecuencia tan rápidamente.

Una posibilidad es que estos primeros cambios estén vinculados al enfriamiento y la cristalización del núcleo interno sólido del planeta. Si bien muchos estudios sugieren que esto probablemente comenzó hace 600 o 700 millones de años, quizás el intenso cambio en el Cámbrico Medio se debió a un período tardío de formación del núcleo interno. Pero todavía nada de esto puede asegurarse.

"Es muy difícil hacer afirmaciones sobre el núcleo y su comportamiento", sostiene la geóloga Annique Van der Boon, de la University of Liverpool, que no formó parte del equipo de estudio. "No podemos verlo, no podemos ir hasta allí". 

El único otro período de tiempo con inversiones magnéticas comparativamente altas, conocido como el Ediacarán, fue hace unos 550 a 560 millones de años, época que, curiosamente coincide con una extinción masiva de la vida en el planeta, señala Meert. Los estudios sugieren que la inversión de campo magnético del Ediacarán fue extremadamente débil, lo que podría haber expuesto a los seres de la época temprana de la Tierra a condiciones muy hostiles.

"Utilizando la jerga de Star Trek, perdimos los escudos y la Tierra sufrió el bombardeo de la radiación cósmica", afirma Meert. Quizás, esta exposición brutal acabó con las criaturas del Ediacarán, muchas de las cuales no pudieron desplazarse para protegerse del sol. 

Pero ninguna extinción masiva coincide con la nueva hiperactividad descubierta en el Cámbrico Medio, cuando la vida florecía en una miríada de formas. Meert sugiere que, tal vez la evolución ayudó a esas criaturas, y de ahí surgieron grandes poblaciones de excavadores y otros animales que podían buscar refugio de los dañinos rayos solares. Pero aclara que estas no son más que conjeturas.

Cuestiones magnéticas

Algo que resulta muy llamativo es que parece haber cierta ciclicidad en los cambios, en la que se observan períodos prolongados sin cambios que ocurren aproximadamente cada 150 millones de años. Entre estos extremos, el campo parece cambiar muy rápido, a un ritmo de cinco veces cada millón de años.

Según Meert, si se tienen en cuenta estos ciclos, parece que el campo magnético podría estar en camino hacia otro período de hiperactividad. Sin embargo, advierte que aún no pueden hacerse afirmaciones. E incluso si existe una inversión en el horizonte, desde nuestra perspectiva, esta se da en cámara lenta, y los polos van cambiando de lugar en el trascurso de varios miles de años.

"No es como pasa en las películas, donde uno se despierta un día y el imán apunta hacia el norte, y al día siguiente apunta hacia el sur", sostiene Meert.

Lo verdaderamente difícil a la hora de descifrar estos patrones es que los registros siguen siendo irregulares. Las rocas extremadamente viejas generalmente se van aplastando y transformando con el roce de los continentes, de modo que se obliteran muchos registros antiguos, explica Van der Boon, quien estudia registros de rocas mucho más dispersos que revelan un período potencial con una tasa alta de inversión magnética, que data de unos 400 millones de años.

"Siento un poco de envidia por los datos que recogió, realmente son muy buenos", comenta.

Si bien los investigadores hicieron todo lo que pudieron en condiciones difíciles, es necesario que este resultado se verifique en otras partes del mundo para confirmar que realmente se trató de un asunto global, comenta Florian Lhuillier, un geomagnetista de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich. También le interesaría que se confirmen los registros en rocas volcánicas. Los minerales en estas rocas pueden registrar de manera similar el campo magnético a medida que la lava se enfría para convertirse en piedra. Los sedimentos, sin embargo, se rompen y compactan a medida que se convierten en roca y pueden modificarse químicamente, lo que podría cambiar nuestra imagen de las posiciones de campo.

A pesar de todo, este estudio aporta una gran cantidad de información acerca de las travesuras salvajes del pasado de nuestro planeta, y brinda nuevos datos para analizar. Según Courtney Jean Sprain, geocientífica de la University of Liverpool, uno de los próximos pasos es alinear los datos con los modelos por computadora: "Ahora podemos comenzar a ejecutar algunos de nuestros modelos y decir con más seguridad: Bueno, entonces, ¿esto qué podría significar?"

Nota del editor: Este artículo se ha modificado para aclarar el número de inversiones magnéticas observadas en cada muestra de roca siberiana, y el momento de un período prolongado sin inversiones de campo magnético.
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