¿Cómo evitó la Tierra un destino similar al de Marte? Las rocas antiguas tienen pistas

Representación de la Tierra, primero sin núcleo interno; segundo, con un núcleo interno que empieza a crecer, hace unos 550 millones de años; tercero, con un núcleo externo e interno, hace unos 450 millones de años. Los investigadores de la Universidad de Rochester utilizaron el paleomagnetismo para determinar estas dos fechas clave en la historia del núcleo interno, que creen que restauró el campo magnético del planeta justo antes de la explosión de la vida en la Tierra. Crédito: Universidad de Rochester / Michael Osadciw

A unos 1.800 kilómetros bajo nuestros pies, el hierro líquido que se arremolina en el núcleo externo de la Tierra genera el campo magnético protector de nuestro planeta. Este campo magnético es invisible, pero es vital para la vida en la superficie de la Tierra, ya que protege al planeta de las corrientes de viento solar de la radiación del sol.

Sin embargo, hace unos 565 millones de años, la fuerza del campo magnético disminuyó hasta el 10% de su fuerza actual. Luego, misteriosamente, el campo se recuperó y recobró su fuerza justo antes de la explosión cámbrica de la vida multicelular en la Tierra.

¿Qué hizo que el campo magnético se recuperara?

Según una nueva investigación de científicos de la Universidad de Rochester, este rejuvenecimiento se produjo en unas decenas de millones de años -rápido en escalas de tiempo geológicas- y coincidió con la formación del núcleo interno sólido de la Tierra, lo que sugiere que el núcleo es probablemente una causa directa.

«El núcleo interno es tremendamente importante», afirma John Tarduno, profesor de geofísica del Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente y decano de investigación de Artes, Ciencias e Ingeniería de Rochester. «Justo antes de que el núcleo interno empezara a crecer, el campo magnético estaba a punto de colapsar, pero en cuanto el núcleo interno empezó a crecer, el campo se regeneró».

En el artículo, publicado en Nature Communications, los investigadores determinaron varias fechas clave en la historia del núcleo interno, incluyendo una estimación más precisa de su edad. La investigación proporciona pistas sobre la historia y la evolución futura de la Tierra y sobre cómo se convirtió en un planeta habitable, así como sobre la evolución de otros planetas del sistema solar.

Desvelando información en rocas antiguas

La Tierra está compuesta por capas: la corteza, donde se encuentra la vida; el manto, la capa más gruesa de la Tierra; el núcleo externo fundido; y el núcleo interno sólido, que a su vez está compuesto por un núcleo interno más externo y otro más interno.

El campo magnético de la Tierra se genera en su núcleo externo, donde el remolino de hierro líquido provoca corrientes eléctricas, impulsando un fenómeno llamado geodinamo que produce el campo magnético.

Debido a la relación del campo magnético con el núcleo de la Tierra, los científicos llevan décadas intentando determinar cómo han cambiado el campo magnético y el núcleo de la Tierra a lo largo de la historia de nuestro planeta. No pueden medir directamente el campo magnético debido a la ubicación y las temperaturas extremas de los materiales del núcleo. Afortunadamente, los minerales que salen a la superficie de la Tierra contienen diminutas partículas magnéticas que fijan la dirección e intensidad del campo magnético en el momento en que los minerales se enfrían desde su estado de fusión.

Para acotar mejor la edad y el crecimiento del núcleo interno, Tarduno y su equipo utilizaron un láser de CO2 y el magnetómetro del dispositivo de interferencia cuántica superconductor (SQUID) del laboratorio para analizar los cristales de feldespato de la roca anortosita. Estos cristales tienen diminutas agujas magnéticas en su interior que son «registradores magnéticos perfectos», dice Tarduno.

Al estudiar el magnetismo encerrado en los cristales antiguos -un campo conocido como paleomagnetismo- los investigadores determinaron dos nuevas fechas importantes en la historia del núcleo interno:

Hace 550 millones de años: el momento en que el campo magnético comenzó a renovarse rápidamente tras un casi colapso 15 millones de años antes. Los investigadores atribuyen la rápida renovación del campo magnético a la formación de un núcleo interno sólido que recargó el núcleo externo fundido y restauró la fuerza del campo magnético.Hace 450 millones de años: momento en el que la estructura del núcleo interno en crecimiento cambió, marcando el límite entre el núcleo interno y el externo. Estos cambios en el núcleo interno coinciden con los cambios en la estructura del manto suprayacente, debidos a la tectónica de placas en la superficie.

«Gracias a que restringimos la edad del núcleo interno con mayor precisión, pudimos explorar el hecho de que el núcleo interno actual está compuesto en realidad por dos partes», dice Tarduno. «Los movimientos de las placas tectónicas en la superficie de la Tierra afectaron indirectamente al núcleo interno, y la historia de estos movimientos está impresa en las profundidades de la Tierra en la estructura del núcleo interno».

Evitar un destino como el de Marte

Entender mejor la dinámica y el crecimiento del núcleo interno y del campo magnético tiene importantes implicaciones, no sólo para descubrir el pasado de la Tierra y predecir su futuro, sino para desentrañar las formas en que otros planetas podrían formar escudos magnéticos y mantener las condiciones necesarias para albergar vida.

Los investigadores creen que Marte, por ejemplo, tuvo una vez un campo magnético, pero el campo se disipó, dejando el planeta vulnerable al viento solar y la superficie sin océanos. Aunque no está claro si la ausencia de un campo magnético habría provocado que la Tierra corriera la misma suerte, «la Tierra ciertamente habría perdido mucha más agua si el campo magnético de la Tierra no se hubiera regenerado», dice Tarduno. «El planeta sería mucho más seco y muy diferente al actual».

En términos de evolución planetaria, entonces, la investigación enfatiza la importancia de un escudo magnético y un mecanismo para sostenerlo, dice.

«Esta investigación realmente destaca la necesidad de tener algo como un núcleo interno creciente que sostenga un campo magnético durante toda la vida -muchos miles de millones de años- de un planeta».


Una nueva investigación aporta pruebas de la existencia de un fuerte campo magnético temprano alrededor de la Tierra


Más información:
Tinghong Zhou et al, Renovación del Cámbrico temprano del geodinamo y el origen de la estructura del núcleo interno, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7

Proporcionado por
Universidad de Rochester

Cita:
¿Cómo evitó la Tierra un destino similar al de Marte? Las rocas antiguas tienen pistas (2022, 25 de julio)
recuperado el 25 de julio de 2022
de https://phys.org/news/2022-07-earth-mars-like-fate-ancient-clues.html

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. únicamente con fines informativos.

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