NeoFronteras

El reciente campo magnético terrestre

Área: Geología — jueves, 8 de octubre de 2015

Durante miles de millones de años la Tierra no tuvo campo magnético, pues se generó por primera vez hace entre 1000 y 1500 millones de años.

Foto

Todos sabemos la importancia que tiene el campo magnético terrestre. Gracias a él estamos protegidos de las radiaciones en forma de partículas cargadas que vienen del Sol. No sólo los habitantes que estamos en la superficie estamos protegidos, sino incluso los astronautas de la Estación Espacial Internacional que están dentro de la magnetosfera.
Muchas de estas partículas son desviadas y nos libramos de sus efectos sobre la vida, pero algunas se escapan y van a parar a las regiones polares produciendo las auroras. Cuando estas partículas impactan las altas capas de la atmósfera consiguen excitar los átomos de los gases que hay ahí y, al cabo de un breve tiempo, estos vuelven a su estado fundamental emitiendo luz. Es decir, devuelven la energía que habían ganado.
Si miramos las regiones polares desde el espacio justo desde el polo, algo que ahora se puede hacer con satélites en órbita polar, podemos ver cómo las auras forman una circunferencia alrededor del polo. Es a lo largo de ese círculo imaginario por donde salen y entran las líneas de campo magnético.
Pues bien, ese círculo de auroras es como si fuera una radiografía de nuestro planeta, pues pone de manifiesto la capa exterior del núcleo terrestre, que es la parte fundida.

Foto

Se cree que el campo magnético terrestre es el resultado del efecto de dinamo de las corrientes de convección en el núcleo externo y la rotación. Además, la rotación de la Tierra es ligeramente distinta a la rotación de su núcleo.
La fuente de todo este calor que mantiene el núcleo externo fundido es la desintegración se elementos radiactivos atrapados en el interior.
Como Marte es mucho más pequeño su núcleo hace tiempo que se enfrió lo suficiente como para no tener ninguna parte fundida. Por otro lado, aunque Venus es similar a la Tierra en tamaño, su rotación es muy lenta y, además, la diferencia de temperatura con la superficie es menor que en la Tierra, por lo que las corrientes de convección deben de ser débiles.
Pero no siempre la Tierra mantuvo esta estructura en el interior. Al poco de formarse todo el núcleo debía de estar fundido y no habría efecto dinamo que generase el campo magnético.
Cuando se formó la Tierra los materiales más densos, como el hierro migraron hacia el interior. Estas aleaciones de hierro darían lugar al núcleo. En un momento dado el núcleo se fue enfriando y se formó un núcleo con dos capas (algo a lo que se llama ‘nucleación’), una interior sólida y una exterior fundida. Según pasaba el tiempo la parte sólida crecía a costa de la líquida. Ahora, el núcleo exterior es más rico en materiales más ligeros y más pobre en metales densos.
La pregunta más interesante que nos podemos plantear en este punto es cuándo sucedió la nucleación.
Hasta ahora, con los datos experimentales disponibles, sólo se había podido poner una horquilla para el evento comprendida entre hace 500 millones de años y 2000 millones de años.
Pues bien, un estudio reciente elaborado por investigadores de la Universidad de Liverpool sitúa la generación del núcleo interior y, por tanto, del campo magnético terrestre entre hace 1000 y 1500 millones de años. Es decir, que durante miles de millones de años la Tierra no tuvo campo magnético, pues la Tierra estaba ya formada hace 4500 millones de años.
Para poder datar este evento con una barra de error tan “pequeña” estos investigadores analizaron rocas ígneas muy antiguas en busca de las huellas que la presencia de un campo magnético habría tenido durante su formación. Encontraron un aumento brusco de la intensidad del campo magnético de la Tierra entre hace entre 1000 y 1500 millones de años.
Esto significa que el núcleo de nuestro planeta se estuvo enfriando más lentamente de lo pensado con anterioridad y que el núcleo interior crece a sólo 1mm al año.
Según Andy Biggin, este hallazgo podría cambiar nuestra comprensión del interior de la Tierra, su campo magnético y su historia.
Estos científicos estiman que el campo magnético terrestre esté funcionando, al menos, durante otros 1000 millones de años.
Pero lo interesante es preguntarse en cómo afectó esto a la vida en la Tierra. Si durante miles de millones de años no hubo campo magnético, ¿cómo sobrevivió la vida a las radiaciones?, ¿cómo lo hizo la atmósfera?, ¿tuvo la nucleación algún protagonismo en alguna transición evolutiva de la vida terrestre?, ¿detuvo durante un tiempo la radiación solar de partículas la evolución hacia formas de vida más complejas que las bacterias?

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4781

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Dibujo: Kay Lancaster, Department of Earth, Ocean and Ecological Sciences
Foto: NOAA.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
Compartir »

19 Comentarios

  1. Pocosé:

    ¿Necesitó quizás la vida para originarse de la carencia de magnetosfera, para que allí donde se concentraran materiales prebióticos, gracias al bombardeo de partículas pudieran darse infinidad de combinaciones químicas?
    ¿Fueron los prebiontes y los primeros biontes inestables y radioactivos?
    ¿Y que hacemos ahora con los estromatolitos de más de 3000 millones de años o con la cianobacterias oxivenenosas de más de 2000?
    Y en Chernobyl la fauna y flora salvajes beneficiándose de la radiactividad.
    El proceso evolutivo sorprendiendo un día si y otro también.
    ¡¡”Pahmao mhequeao”!!

  2. apalankator:

    A la vista de estos datos, parece que todas las radiaciones que arroja el sol afectan poco a la vida unicelular, ya sea por su pequeño tamaño, corto ciclo de vida o por la exponencial tasa de reproducción. Y puede ser que la ausencia de campo magnético fuera el factor limitante al desarrollo de la vida pluricelular.
    En realidad estas radiaciones afectan a la vida cuanto más compleja es, de forma que ya sabemos quienes nos sobrevivirán cuando se apague nuestro campo magnético

  3. tomás:

    También podría ser que la vida, durante miles de millones de años -antes de Cristo, claro- fuese marina o en aguas continentales, o en arcillas. El caso es que no pudiese ser afectada por la radiación solar.

  4. tomás:

    He de admitir que me ha sorprendido la juventud del campo magnético. También, aunque ya lo sabía, que el núcleo rote algo más deprisa que el resto -según pude leer en Science (creo) hace ya años-. ¿Cual puede ser la razón de que la Tierra no rote como un todo? ¿Quizá una retroalimentación por el mismo campo magnético?

  5. apalankator:

    Hola Tomás, existen arqueobacterias que resisten radiaciones muy grandes y parece que aguantarían bien en nuestra atmósfera primitiva y todo lo que les llegara del sol sin problemas, incluso los tardígrados, pero nada más complejo, de ahí que digo que las radiaciones solares fueran un freno al desarrollo de seres con una organización superior.
    El asunto de la rotación del núcleo de la Tierra sobrepasa mi capacidad y no sé si hay un modelo que lo explique, pero han ido fallando las explicaciones acerca de la tectónica de otros planetas y satélites.
    Un saludo.

  6. Miguel Ángel:

    Querido amigo Pocose:

    …y hasta estromatolitos de unos 3.700 m.a., más o menos. Tal vez hemos sobrestimado un poco el papel protector del campo magnético pero, como señala Tomás, el agua también absorbe la radiación. Podemos imaginar sin problemas un ecosistema de las dorsales oceánicas evolucionando totalmente ajeno a la luz solar y a su correspondiente radiación.
    También recuerdo un estudio que decía que, en el caso de Marte, una fina capa de polvo de entre 100 y 200 micras de espesor es suficiente para absorber la radiación hasta límites perfectamente tolerables para la vida.
    Y también, tendríamos el caso de los seres que soportan altas tasas de radiación (extremófilos, tardígrados, algunos peces…), como ya has señalado junto con “apalank.ator”.

    Abrazos.

  7. lluís:

    – Realmente sorprendente la ” juventud” del campo magnético terrestre, especialmente sorprendente porqué hace bastante difícil responder a las preguntas que aparecen al final del trabajo de Neo.
    – En cuanto a la pregunta que se hace el amigo “tomás”, sobre el porqué del hecho de que la Tierra no rote como un todo, en primer lugar hay que tener en cuenta que las diferentes zonas convectivas rotan en sentidos contrarios (horario y antihorario), esto ya de por sí produce campos magnéticos en direcciones opuestas (aunque termine predominando una dirección sobre otra, al parecer alternativamente)y además si no rota como un todo también se puede considerar que sea debido a la diferencia de densidad entre el borde exterior del núcleo y su parte interna, parte interna que parece ser que tiene su propio movimiento de rotación.

    – Saludos a todos.

  8. tomás:

    Muchas gracias, “lluís”. También pienso que contra ese “todo” pueda ir la convección del manto, y, seguramente alguna menor en el núcleo líquido. Pero a mí, lo que me extraña es ese movimiento independiente del núcleo sólido, al que te refieres al final de tu comentario. Porque fíjate que esa mucha mayor densidad, se produjo como consecuencia de la anterior acreción; es decir, que fue, en cierto modo posterior.
    A ver si razono correctamente: los materiales en superficie se hunden y, al hacerlo, para conservar su cantidad de movimiento, han de adelantarse (como las aguas cuando van del ecuador al polo por Coriolis). Eso lo justificaría, pero, al aumentar tanto ¿x(4 o 5)? su densidad, ya aumenta su cantidad de movimiento. Y también está el tremendo rozamiento en su descenso. Así que no sé a que atenerme.
    Un abrazo.

  9. lluís:

    – Ahora, con tu comentario, amigo tomas, ya me has hecho entrar en dudas. Por ahora lo que se me ocurre es que quizá no deberíamos considerar, a los efectos que discutimos, la Tierra como “un todo”; aunque por otra parte el momento angular total de la Tierra debe conservarse, y lo cierto es que esa ligera diferencia de rotaciones Tierra-núcleo se da.No sé, seguiré pensando en esto.
    – Unn fuerte abrazo,tomás.

  10. JavierL:

    Referente a que la tierra no rote como un todo ¿Será que el efecto marea de la luna, reduciendo la velocidad de rotación de la tierra es fundamental para esa diferencia de velocidad con el núcleo? Frenando primero las capas externas y las internas se van frenando lentamente

    Si me disculpan me gustaría contestar un par de dudas… ¿El centro sólido a diferente velocidad es lo que produce el campo magnético? ¿Se necesitan ambas cosas? digo porque al haberse enfriado por completo Marte perdió su campo magnético y solo entiendo que pierde esa posibilidad de tener distintas velocidades. ¿O será que es el manto líquido el que genera este campo?

  11. tomás:

    Estimado JavierL:
    Me parece una nueva -para mí- y buena razón la que introduces en tu primer párrafo.
    Respecto al segundo, aunque mi opinión sea poco solvente, creo que no es la diferente velocidad del núcleo interno lo que produce el campo magnético. Es que al llamarse “efecto dinamo” parece que consta de rotor y estátor, pero yo creo que no. Pienso que las corrientes se generan en el núcleo líquido por los dos importantísimos factores de la rotación terrestre, que produce el efecto Coriolis, y la convección en el núcleo. Ahora bien, para que se produzca esa convección es preciso algo más caliente en el centro, que es el núcleo sólido. Pero creo que si ese calor fuese producido por un material no magnético, igual se daría el campo magnético. Solo me cabe la duda de la necesaria iniciación, porque siempre es precisa una mínima corriente eléctrica para empezar el fenómeno. Por otra parte, un solenoide crea un campo magnético mucho mayor si tiene un núcleo de hierro. O sea que no tengo nada claro el tema, aunque pienso que una vez iniciado, el campo magnético, se mantendría, aunque no sé si con la misma intensidad. Quizá la corriente de iniciación se produjese por la configuración electrónica del núcleo líquido o por la diferencia de configuraciones -cristalina la del sólido-.
    O sea que, imaginemos que tenemos el magnetismo actual y nos preguntamos: ¿se mantendría sin el núcleo de hierro?: yo diría que sí.
    ¿Si todo el núcleo fuese sólido, habría magnetismo?: mi opinión es que no.
    ¿Se hubiera iniciado sin el núcleo diferenciado en sólido y líquido?: Posiblemente sí, pero no estoy nada seguro, aunque sobre esto nos podría dar una orientación si coincidió el inicio campo magnético con la solidificación del núcleo central. Lo que el artículo nos dice es que el campo magnético se creó hace tan solo 1000 o 1500 Ma. Pero el núcleo total comenzó mucho antes, realmente a pocos Ma después de que se formase la bola de magma que, en principio, fue la Tierra, y no había magnetismo. Yo no sé si el proceso de fusión atómico que pienso se ha de dar y hubo de comenzar más tarde en el núcleo sólido pudo influir en ese inicio.
    En fin, ya ves que me mareo en ese mar de dudas, especialmente sobre el necesario principio.
    Saludos cordiales.

  12. JavierL:

    Estimado Tomas, muchas gracias por tu respuesta.

    Es que el estudio nos da una fecha tan reciente, tenemos vida desde el doble de tiempo que el campo, y si bien a ustedes se les suscitaron preguntas de como la vida lo soportaba yo me pregunto es:

    ¿porque se inicio el campo magnético? ¿que paso hace 1500 millones de años que lo inicio? ¿que tan distinto son las capas de la tierra de 3000, 2000 y 1500 millones de años para que no iniciara el campo antes?

    Fijate que si el manto liquido produjese el campo magnético no se explica porque se inicio el campo magnético tan recientemente, debió existir desde el principio. Incluso si se debiera a la convección, la diferencia de temperatura para eso existió desde mucho antes que iniciara el campo. Tomando en cuenta desde cuando había una corteza fría (incluso vida).

    Por otro lado el núcleo es solido por la presión y no por la temperatura. Así que debió existir desde el principio o casi, pareciera por tanto que el núcleo solido tampoco es el responsable del campo magnético.

    Y si hablamos de la diferencia de velocidad de las capas internas como origen del campo magnético ¿podría ser que esa diferencia de velocidad se fue incrementando con el tiempo? y ¿hace 1500 millones alcanzo la diferencia de velocidad requerida siendo el origen del campo?.

    yo también me mareo en ese mar de dudas, y concuerdo que la mayor duda es sobre el necesario principio

  13. JavierL:

    Antes que me respondas revise el tema y entendí lo que mencionaste que el campo se forma en las capas externas debido a la corriente eléctrica que circula por ese hierro fundido (debí revisarlo antes de escribir el comentario)

    Entonces hace 1500 millones de años surgió fue la corriente inicial.

    ¿Qué la ocasionaría?

    saludos cordiales

  14. NeoFronteras:

    Eso también está en el texto. Antes de esa fecha todo el núcleo estaba fundido y a partir de ahí empezó a haber un núcleo interior sólido, presumiblemente porque la temperatura había bajado.

  15. tomás:

    Lo que es cierto es que el hierro posee electrones que en su capa última son muy libres. Esto queda probado por la facilidad con que transmite la corriente eléctrica (pero eso pasa también en los otros metales). Lo que pasa es que en el núcleo hay gran cantidad de Fe; así que esos electrones vienen de él. Como existe ese movimiento que ya hemos mencionado y, como dice Neo, el núcleo se solidificó por esas fechas “Párrafo 8, línea 2ª: “Al poco de formarse, todo el núcleo debía estar -yo diría estaba- fundido y no había dinamo que generase el campo magnético”). Así que todos hemos podido participar un poco en aclararnos. Tenemos, en la actualidad, los electrones, el movimiento por Coriolis y convención principalmente; por tanto hay movimiento de cargas eléctricas y, por último la solidificación del núcleo. Así que esto debió ser necesario, al menos para el inicio. Y una vez comenzó ya no hay problema.
    Merci, Neo. Y a todos los demás, por supuesto. Abrazos supermagnéticos.

  16. Miguel Ángel:

    A renglón de lo que comenta “lluís”, la próxima inversión del campo magnético es algo que se espera de forma inminente (de hecho ya tenía que haber sucedido, pero en la escala temporal en que nos movemos podría ser dentro de una semana o tardar otros 100.000 años). Tampoco sabemos si el proceso de inversión completa se produce en solo unos pocos días o tarda en torno a un mes.
    En cualquier caso, durante la fase de inversión el planeta estaría desprovisto de la protección de dicho campo y se especula sobre la repercusión que podría tener sobre los seres vivos. Sin embargo, no parece haber correlación entre las pasadas inversiones y las extinciones masivas.

    Amigo JavierL:

    Me alegro de volverte a ver por aquí. Recibe un fuerte abrazo en tu regreso.

  17. tomás:

    Pues creo que hay una zona grandísima -quizá comparable al área de Suramérica- que se extiende en el Atlántico Sur frente a las costas de Brasil y Argentina hasta algo así como más de la mitad del océano, acercándose a África.

  18. JavierL:

    Estimado Miguel Ángel nunca me he ido, leo religiosamente todos los artículos de las páginas, y todos los comentarios solo que no escribo con frecuencia a menos que sienta poder aportar algo.

    Gracias también neo y Tomás por las dudas aclaradas

  19. tomás:

    Gracias a ti, estimado JavierL. No merezco ser mencionado y menos junto a Neo: honor excesivo.
    Deberías cambiar la costumbre. No solo hay que aportar algo, aunque sea muy de agradecer. También se disfruta intercambiando opiniones, tomándose algo a broma; o, simplemente, charrando.
    Recibe un fuerte abrazo.

RSS feed for comments on this post.

Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.