Visualización del campo magnético de la Tierra a partir de datos obtenidos con un modelo estático simplificado.
Los colores distinguen las líneas de campo salientes de las entrantes. [NASA/Estudio de Visualización Científica del Centro de
Vuelos Espaciales Goddard]
Se piensa que el núcleo de la Tierra primitiva estaba envuelto en un mar de magma formado por silicatos. Nuevas simulaciones por ordenador muestran que, en condiciones de temperatura y presión muy elevadas, dicho océano de magma «basal» (donde el adjetivo se refiere a su situación en la base del manto terrestre) podría presentar suficiente conductividad eléctrica para producir un efecto dinamo. Este proceso podría explicar la existencia del campo magnético de la Tierra hace miles de millones de años.
Nuestro planeta posee un campo magnético desde hace al menos 3400 millones de años. Lars Stixrude, geofísico de la Universidad de California en Los Ángeles, y sus colaboradores han propuesto un mecanismo por el que la Tierra primitiva podría haber producido este campo, dando respuesta a un antiguo misterio. El trabajo se ha publicado en la revista Nature Communications.
El problema al que se enfrentaban los investigadores es que el modelo geofísico que explica la existencia del campo geomagnético actual no es válido en las primeras etapas de la evolución de nuestro planeta. De acuerdo con este modelo, el campo magnético se genera a partir del efecto dinamo del núcleo externo de la Tierra, compuesto por materiales metálicos (en particular hierro y níquel) que experimentan movimientos de convección. Pero ciertas consideraciones termodinámicas, en concreto sobre los procesos de enfriamiento del planeta, parecen excluir que la Tierra tuviera una estructura similar hace miles de millones de años.
Sin embargo, los datos paleomagnéticos muestran que nuestro planeta poseía un campo magnético desde sus primeras etapas. Por lo tanto, una posibilidad es que fuera generado por el profundo océano de magma que habría rodeado el núcleo en aquella época, compuesto principalmente por silicatos (minerales ricos en silicio) en estado fundido.
El grupo de Stixrude lleva años estudiando el comportamiento que habría tenido esta capa de silicatos fundidos a las altas temperaturas y presiones características del interior de la Tierra. En particular, querían dilucidar si presentaba una alta conductividad eléctrica, un requisito esencial para que se produzca el efecto dínamo. Sin embargo, las mediciones experimentales a presión ambiente arrojaban valores que no eran lo bastante elevados.
Ahora, Stixrude y sus colegas han llevado a cabo una serie de simulaciones para predecir la conductividad eléctrica de un líquido de silicatos en condiciones similares a las del océano de magma basal de la Tierra primitiva. Los autores han hallado que a las temperaturas (4000-6000 kelvin) y presiones (100-140 gigapascales) previstas para este océano, la conductividad eléctrica de los silicatos sería suficiente para dar lugar a una dinamo.
A partir de estos resultados, los investigadores calcularon la intensidad que habría tenido el campo magnético de la Tierra, encontrando valores compatibles con los observados en el registro paleomagnético del eón Arcaico, el período geológico que tuvo lugar hace entre 4000 y 2500 millones de años.
De acuerdo con las conclusiones de los autores, el final del eón Arcaico podría haber supuesto un punto de inflexión: a medida que el océano de magma se enfriaba, se habría producido una transición del campo magnético producido por los silicatos fundidos del magma basal al generado por el núcleo metálico. Además, los investigadores especulan que este efecto dinamo producido por los silicatos también podría tener lugar en otros planetas.
El campo magnético de la Tierra podría ser más antiguo de lo que se pensaba
Un análisis de varias rocas de Groenlandia halla que el escudo magnético del planeta ya estaba activo hace 3700 millones de años.
Recreación artística del campo magnético de la Tierra.
[vjanez/iStock]
Un estudio de los minerales magnéticos contenidos en rocas antiguas de Groenlandia sugiere que el campo magnético de la Tierra ya habría existido hace 3700 millones de años. La nueva datación se adelanta en unos 200 millones de años a la estimación más comúnmente aceptada y acerca el origen del campo magnético terrestre a la aparición de la vida en el planeta.
La existencia de un campo magnético es considerada como uno de los factores que hacen posible la vida en la Tierra. Generado por el movimiento del hierro fundido presente en el núcleo del planeta, el campo magnético ejerce como un escudo que protege a la Tierra de las partículas de alta energía procedentes del Sol. Entre otros efectos, ello facilita que el planeta conserve su atmósfera así como agua líquida en la superficie.
Sin embargo, hasta nuestros días han llegado muy pocas rocas de miles de millones de años de antigüedad que puedan revelar el origen del campo magnético terrestre. Por esa razón, el nuevo resultado supone un vistazo poco habitual a cómo era nuestro planeta en sus albores.
«Espero que estén tan entusiasmados como yo», declaró Claire Nichols, experta en paleomagnetismo del Instituto de Tecnología de Massachusetts, durante la presentación de los resultados en una reunión de la Unión Americana de Geofísica celebrada en San Francisco el pasado 9 de diciembre.
Rocas muy poco comunes
En los veranos de 2018 y 2019, Nichols dirigió dos expediciones a la zona occidental de Groenlandia. Su objetivo era estudiar un conjunto de rocas muy antiguas de la región de Isua, al norte de Nuuk, la capital, y que hace tiempo que interesan a los investigadores por sus posibles pistas sobre el origen de la vida. Las rocas de Isua han protagonizado intensos debates en los últimos tiempos, incluida la posible existencia de fósiles de organismos complejos de hace 3700 millones de años.
A lo largo de los últimos miles de millones de años, las fuerzas geológicas han comprimido y calentado hasta tal punto las rocas que casi nadie esperaba ver en ellas vestigios de magnetismo primigenio. Con el objetivo de estudiar las rocas menos afectadas por dichos procesos, Nichols y su equipo se dirigieron hacia la parte más septentrional de Isua.
Allí encontraron minerales de hierro que conservaban información sobre la dirección del campo magnético terrestre en el momento en que se formaron. Y dado que las rocas presentan una antigüedad de 3.700 millones de años, Nichols afirma que lo mismo puede concluirse de la señal magnética. Al respecto, los investigadores llevaron a cabo varias pruebas para confirmar que la señal era genuina y que no se trataba de algún tipo de magnetismo débil generado más tarde, durante los procesos de compresión y calentamiento.
Pistas seductoras
«Suena muy emocionante», opina Nicholas Swanson-Hysell, geocientífico de la Universidad de California Berkeley que asistió a la presentación de Nichols. Ambos expertos se reunieron más tarde para discutir posibles maneras de confirmar los hallazgos. Una de ellas podría consistir en analizar rocas del noreste de América del Norte que en el pasado pudieran haber estado conectadas con lo que hoy es Groenlandia. Según el experto, ello podría iluminar la historia geológica de las rocas de Isua.
No obstante, John Tarduno, experto en paleomagnetismo de la Universidad de Rochester, en Nueva York, se muestra más escéptico sobre el hallazgo de Nichols. «Me gustaría que fuera cierto, pero también me gustaría ver más», señala el investigador.
En 2015, Tarduno y sus colaboradores refirieron haber encontrado huellas del campo magnético terrestre de 4000 millones de años de antigüedad en cristales de zirconio procedentes de Australia. Hace poco, sin embargo, otros expertos han criticado tales conclusiones, ya que los minerales magnéticos hallados en los zircones no podrían fecharse con exactitud.
Dejando a un lado los polémicos zircones australianos, los indicios más antiguos de la existencia del campo magnético terrestre proceden de rocas halladas en Sudáfrica y le otorgan una antigüedad de 3500 millones de años.
Alexandra Witze