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Artículo publicado por Jennifer Chu el 23 de noviembre de 2015 en MIT News

Los investigadores hallan que la intensidad del campo geomagnético es el doble de la media histórica de los últimos millones de años.

La intensidad del campo geomagnético de la Tierra ha estado disminuyendo durante los últimos 200 años, a una tasa que algunos científicos sospechan que podría provocar una inversión del campo en 2000 años, dejando al planeta temporalmente sin protección contra las partículas cargadas procedentes del Sol. Esta bajada de intensidad está asociada con inversiones periódicas del campo geomagnético, en las cuales se intercambia la polaridad de los polos norte y sur magnéticos de la Tierra, y podría durar varios miles de años antes de volver a tener una intensidad estable que nos proteja.

Inversión del campo geomagnético

Inversión del campo geomagnético Crédito: Huapei Wang/NASA/MIT

Con un campo geomagnético debilitado, el aumento de la radiación solar podría dañar componentes electrónicos — desde marcapasos a redes eléctricas completas — y podría inducir mutaciones genéticas. Una inversión también podría afectar a la navegación de los animales que usan el campo magnético de la Tierra como una brújula interna.

Pero, de acuerdo con un nuevo estudio realizado por el MIT y publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, el campo geomagnético no está en peligro de inversión en un futuro cercano: Los investigadores calcularon la intensidad promedio de un campo terrestre estable durante los últimos 5 millones de años, y encontraron que la intensidad actual es el doble de la media histórica.

Esto indica que la intensidad actual del campo tiene un largo camino de caída hasta alcanzar un nivel inestable que llevaría a una inversión.

“Supone una enorme diferencia saber si el campo actual está en la media de los últimos millones de años, o está muy por encima”, comenta el autor principal Huapei Wang, posdoctorado en el Departamento de Ciencias Terrestres, Atmosféricas y Planetarias del MIT. “Ahora sabemos que estamos por encima de la zona inestable. Incluso si [la intensidad del campo] está disminuyendo, aún tenemos un gran margen en el que podemos confiar cómodamente”.

Inversiones a lo largo de la historia

La Tierra ha sufrido múltiples inversiones geomagnéticas a lo largo de su vida, intercambiando su polaridad a lo largo de intervalos aleatorios.

“A veces no tienes una inversión en 40 millones de años; otras veces tienes 10 en 1 millón de años”, comenta Wang. “De media, la duración entre dos inversiones es de unos pocos cientos de miles de años. La última tuvo lugar hace unos 780 000 años, por lo que realmente hemos superado nuestro tiempo para la próxima inversión”.

La señal más obvia para una inminente inversión es una intensidad del campo magnético mucho menor que el promedio histórico de los últimos millones de años — una señal de que el planeta está moviéndose hacia un estado inestable. Aunque los satélites y los observatorios terrestres han realizado medidas precisas durante los últimos 200 años acerca de la intensidad del campo, hay menos estimaciones fiables sobre los últimos millones de años.

Wang y sus colegas, de la Universidad de Rutgers University y de Francia, se propusieron medir el campo paleomagnético de la Tierra usando antiguas rocas procedentes de erupciones volcánicas en las Islas Galápagos — un lugar ideal, dado que la cadena de islas se encuentra en el ecuador. Dado que el campo magnético de la Tierra, en su configuración estable, es un dipolo, la intensidad del campo deberían ser la misma en ambos polos, y la mitad de la misma en el ecuador.

Wang deduce que conocimiento la intensidad del campo paleomagnético en el ecuador y los polos, se podría dar una estimación precisa de la intensidad histórica promedio del planeta.

Rocas procedentes de un dipolo

Wang obtuvo muestras de antiguas lavas volcánicas procedentes de las Galápagos, mientras que sus colegas de la Institución Scripps Institution de Oceanografía en la Universidad de California, en San Diego, excavaron rocas de edad similar en la Antártida. Tales rocas volcánicas mantienen información de la intensidad del campo geomagnético en el momento de enfriarse.

Los dos equipos llevaron las muestras a sus respectivos laboratorios, y midieron la magnetización remanente natural de las rocas, o la orientación de las partículas ferromagnéticas. Luego calentaron las rocas, y las enfriaron en presencia de campos magnéticos de intensidad conocida, midiendo la magnetización de las rocas tras su enfriamiento.

La magnetización remanente de una roca es proporcional al campo magnético en el que se enfrió. Por tanto, usando los datos procedentes de sus experimentos, los investigadores pudieron calcular la distribución de picos de la intensidad del antiguo campo geomagnético, tanto en el ecuador — unos 15 microtesla — como en los polos — unos 30 microtesla. Las intensidades actuales en las mismas posiciones sobre de unos 30 microtesla y 60 microtesla, respectivamente — el doble de los valores históricos.

“Esto significa que el valor actual es anormalmente alto y que, incluso disminuyendo, descenderá a los valores medios de los últimos millones de años, no a una media de cero”, comenta Wang.

Lejos del cero

Entonces, ¿por qué los científicos han supuesto que el campo geomagnético de la Tierra está cayendo a un punto muy bajo? Resulta que esta suposición se basa en datos históricos erróneos, explica Wang.

Los científicos han estimado que las intensidades del campo paleomagnético en distintas latitudes alrededor de la Tierra, pero  los datos de Wang son los primeros de las regiones ecuatoriales. Sin embargo, Wang encontró que los científicos estaban malinterpretando cómo las rocas registraban sus campos magnéticos, lo que llevó a unas estimaciones imprecisas sobre la intensidad paleomagnética. Específicamente, los científicos estaban suponiendo que cuando los granos de roca ferromagnética individuales se enfriaban, sus espines electrónicos asumían una orientación uniforme, reflejando la intensidad del campo magnético.

Sin embargo, este efecto sólo sigue siendo cierto hasta un cierto tamaño. Para granos de mayor tamaño, los espines de los electrones asumen distintas orientaciones en distintos dominios del grano, complicando de este modo la descripción de la intensidad del campo.

Wang desarrolló un método para corregir tales efectos multidominio, y aplicó el método a las lavas de las Galápagos. Los resultados, dice, son más fiables que las anteriores estimaciones del campo paleomagnético.

Sobre cuándo podría experimentar la Tierra su próxima inversión, Wang dice que la respuesta aún está en el aire.

“Lo que puedo decir es, que si se mantiene constante la tasa actual de decrecimiento, se necesitarán otros 1000 años para que el campo caiga hasta la media de los últimos millones de años”, señala Wang. “A partir de ahí, la intensidad del campo puede aumentar de nuevo. Realmente no hay forma de predecir qué sucederá después de eso, dada la naturaleza aleatoria del proceso magnetohidrodinámico de la geodinamo”.

Dado que estos hallazgos sugieren que la intensidad del campo actual es anormalmente alto, John Tarduno, profesor de geofísica en la Universidad de Rochester, dice que los científicos tendrán que reconsiderar las fuerzas que afectan al campo geomagnético de la Tierra.

“Están hablando de cambios a una escala temporal mucho más corta — un millón de años o menos — y de grandes cambios en los componentes del dipolo de los campos magnéticos”, explica Tarduno. “Esta es una idea realmente desafiante. De ser correcta, realmente no haría pensar de forma distinta sobre la dinamo y cómo podrían suceder realmente estos cambios”.

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