Investigar patrones de protección contra campos geomagnéticos durante los últimos 100.000 años

Los nuevos modelos de cómo ha cambiado el campo geomagnético que protege la atmósfera de la Tierra de los rayos cósmicos durante decenas de miles de años pueden ayudarnos a comprender cómo ha cambiado el clima en una escala de tiempo similar.

La atmósfera de la Tierra está protegida del impacto de los rayos cósmicos y otras partículas energéticas cargadas por un campo magnético, el campo geomagnético, que se extiende hacia el espacio desde el núcleo exterior fundido de nuestro planeta. La fuerza del campo geomagnético no es constante sino que varía en escalas de tiempo de miles y decenas de miles de años.

Ahora, un grupo de científicos chinos y alemanes, dirigido por Jiawei Gao del Instituto de Geología y Ciencias Geofísicas de la Academia de Ciencias de China en Beijing, ha modelado las fluctuaciones del campo durante los últimos 100.000 años. Su investigación está publicada en el Revista de clima espacial y clima espacial.

El campo geomagnético es un fenómeno natural pero muy beneficioso porque protege la atmósfera terrestre del impacto de los rayos cósmicos y otras partículas energéticas, que producen radionucleidos de vida larga como el carbono 14. Se debilita, aumenta el flujo de rayos cósmicos que llegan a la Tierra. Sabemos, por ejemplo, que cada pocas decenas de miles de años el campo sufre una «excursión» o «reversión» que disminuye considerablemente su fuerza y ​​a estos cambios a largo plazo se superponen fluctuaciones más pequeñas y más rápidas.

«El flujo global de rayos cósmicos que alcanzan la atmósfera de la Tierra fue hasta tres veces mayor en medio de la llamada excursión de Laschamps, hace unos 34.000 años, que en la actualidad, y aproximadamente el doble durante otra excursión hace unos 65.000 años. ”, dice Gao.

Comprender estos cambios a lo largo del tiempo puede ayudarnos a comprender los patrones a largo plazo de la actividad solar y los cambios climáticos no antropogénicos, es decir, aquellos no causados ​​por la actividad humana, que ocurrieron a lo largo de la prehistoria. Es posible medir la intensidad del blindaje del campo geomagnético usando un parámetro de momento por unidad de carga llamado «rigidez».

Las partículas cargadas de igual rigidez se mueven de la misma manera. Si observa todas las partículas cargadas que se mueven hacia la atmósfera en una ubicación y un ángulo de incidencia determinados, solo aquellas con una rigidez superior a un cierto valor podrán penetrarla. Este valor, o la «rigidez de corte geomagnético», es una medida directa de la fuerza del campo geomagnético y, por lo tanto, el grado de protección.

Gao y sus colegas estimaron la rigidez de corte global utilizando los modelos de campo geomagnético en intervalos de tiempo individuales durante los últimos 100 000 años, comparando y combinando cuatro modelos diferentes del campo.

«Los primeros modelos se basaban en supuestos de campo dipolar. Los modelos avanzados de campo geomagnético también incluyen componentes no dipolares, que son más precisos que los que involucran solo componentes dipolares», dice. «Usando estos modelos, descubrimos que durante las excursiones (es decir, cuando la intensidad del campo es baja), el flujo de rayos cósmicos energéticos hacia la atmósfera era alto y, además, era casi independiente de la latitud».

Estos «mejores modelos disponibles» desarrollados por el equipo de investigación permiten a los científicos estimar la tasa de producción de radionúclidos y, por lo tanto, la tasa de dosis de radiación cósmica y actividad solar a lo largo de este período. Esto les ayudará a explorar cómo cambió el clima a lo largo de la prehistoria, lo que debería proporcionar información útil sobre los mecanismos y efectos del cambio climático antropogénico en la actualidad. Aunque las partículas de alta energía del exterior del sistema solar pueden influir en el clima de la Tierra, existe un consenso científico de que estos factores no son responsables de la tendencia al calentamiento que hemos observado en las últimas décadas. El calentamiento global reciente y los cambios climáticos asociados se atribuyen a las actividades humanas, en particular a las emisiones de gases de efecto invernadero.