Durante mucho tiempo ha sido un misterio lo rápido que cambia el campo magnético de la Tierra. Andrey VP / Shutterstock
El campo magnético de la Tierra, generado 3,000 km debajo de nuestros pies en el núcleo de hierro líquido, es de vital importancia para la vida en nuestro planeta. Se extiende hacia el espacio, envolviéndonos en una manta electromagnética que protege la atmósfera y los satélites de la radiación solar.
Sin embargo, el campo magnético es cambiando constantemente tanto en su fuerza como en su dirección, y ha experimentado algunos cambios dramáticos en el pasado. Esto incluye inversiones enigmáticas de los polos magnéticos, con el polo sur convirtiéndose en el polo norte y viceversa.
Una pregunta de larga data ha sido qué tan rápido puede cambiar el campo. Nuestro nuevo estudio, publicado en Nature Communications, ha descubierto algunas respuestas.
Los cambios rápidos del campo magnético son de gran interés porque representan el comportamiento más extremo del océano de hierro fundido en el núcleo líquido. Al vincular los cambios observados a los procesos centrales, podemos aprender información importante sobre una región de nuestro planeta que de otro modo sería inaccesible.
Históricamente, los cambios más rápidos en el campo magnético de la Tierra han sido asociado con reversiones, que ocurren a intervalos irregulares algunas veces cada millón de años. Pero descubrimos cambios de campo que son mucho más rápidos y más recientes que cualquiera de los datos asociados con las reversiones reales.
Inversión magnética. NASA
Hoy en día los satélites ayudan a monitorear los cambios en el campo tanto en el espacio como en el tiempo, complementados por registros de navegación y observatorios en tierra. Esta información revela que los cambios en el campo moderno son bastante pesados, alrededor de una décima de grado por año. Pero, mientras sabemos que el campo ha existido durante al menos 3.5 millones de años, no sabemos mucho sobre su comportamiento antes de hace 400 años.
Para rastrear el antiguo campo, los científicos analizan el magnetismo registrado por sedimentos, flujos de lava y artefactos hechos por el hombre. Esto se debe a que estos materiales contienen granos magnéticos microscópicos que registran la firma del campo de la Tierra en el momento en que se enfriaron (para las lavas) o se agregaron a la masa terrestre (para los sedimentos). Registros de sedimentos del centro de Italia en el momento de la última inversión de polaridad hace casi 800,000 años Sugerir cambios de campo relativamente rápidos alcanzando un grado por año.
Tales medidas, sin embargo, son extremadamente desafiantes, con resultados aún se está debatiendo. Por ejemplo, existen incertidumbres en el proceso por el cual los sedimentos adquieren su magnetismo.
Mediciones mejoradas
Nuestra investigación adopta un enfoque diferente mediante el uso de modelos informáticos basados en la física del proceso de generación de campo. Esto se combina con una reconstrucción recientemente publicada de variaciones globales en el campo magnético de la Tierra que abarca los últimos 100,000 años, basada en una compilación de mediciones de sedimentos, lavas y artefactos.
Esto muestra que los cambios en la dirección del campo magnético de la Tierra alcanzaron tasas de hasta diez grados por año, diez veces más grandes que las variaciones más rápidas reportadas actualmente.
Los cambios más rápidos observados en la dirección del campo geomagnético ocurrieron hace unos 39,000 años. Este cambio se asoció con un campo localmente débil en una región confinada cerca de la costa oeste de América central. El evento siguió a la global "Excursión a Laschamp"- una" inversión fallida "del campo magnético de la Tierra hace aproximadamente 41,000 años en el que los polos magnéticos se alejaron brevemente de los polos geográficos antes de regresar.
Los cambios más rápidos parecen estar asociados con el debilitamiento local del campo magnético. Nuestro modelo sugiere que esto es causado por el movimiento de parches de intenso campo magnético a través de la superficie del núcleo líquido. Estos parches son más frecuentes en latitudes más bajas, lo que sugiere que las futuras búsquedas de cambios rápidos de dirección deberían centrarse en estas áreas.
El impacto de la sociedad.
Los cambios en el campo magnético, como las inversiones, probablemente no representan una amenaza para la vida. Los humanos se las arreglaron para vivir la dramática excursión de Laschamp. Hoy, la amenaza se debe principalmente a nuestra dependencia de la infraestructura electrónica. Los fenómenos meteorológicos espaciales, como las tormentas geomagnéticas, que surgen de la interacción entre el campo magnético y la radiación solar entrante, podrían interrumpir las comunicaciones por satélite, el GPS y las redes eléctricas.
Esto es preocupante: el costo económico de un colapso de la red eléctrica de EE. UU. Debido a un evento de clima espacial se ha estimado en alrededor de un billón de dólares. La amenaza es lo suficientemente grave como para que el clima espacial aparezca como un alta prioridad en el registro nacional de riesgos del Reino Unido.
Los eventos climáticos espaciales tienden a ser más frecuentes en regiones donde el campo magnético es débil, algo que sabemos que puede suceder cuando el campo está cambiando rápidamente. Desafortunadamente, las simulaciones por computadora sugieren que surgen cambios direccionales después de que la intensidad del campo comienza a debilitarse, lo que significa que no podemos predecir caídas en la intensidad del campo simplemente monitoreando la dirección del campo. El trabajo futuro con simulaciones más avanzadas puede arrojar más luz sobre este tema.
¿Hay otro cambio rápido en el campo magnético en camino? Esto es muy difícil de responder. Los cambios más rápidos también son los eventos más raros: por ejemplo, los cambios identificados alrededor de la excursión de Laschamp son dos veces más rápidos que cualquier otro cambio ocurrido en los últimos 100,000 años.
Esto hace que sea difícil para los científicos predecir cambios rápidos: son "eventos de cisne negro" que sorprenden y tienen un gran impacto. Una posible ruta hacia adelante es usar modelos basados en la física de cómo se comporta el campo como parte del pronóstico.
Todavía tenemos mucho que aprender sobre el "límite de velocidad" del campo magnético de la Tierra. Todavía no se han observado cambios rápidos directamente durante una inversión de polaridad, pero deberían esperarse ya que se cree que el campo se debilita globalmente en estos momentos.
Sobre la autora
Christopher Davies, profesor asociado, Universidad de Leeds
Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.
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