Las rocas antiguas contienen pistas sobre cómo la Tierra evitó un destino similar al de Marte
Una representación de la Tierra, al principio sin núcleo interno; segundo, con un núcleo interno que comenzó a desarrollarse hace unos 550 millones de años; tercero, con un núcleo interno más externo y más interno, hace unos 450 millones de años. 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 que la vida explotara en la Tierra. Crédito: Ilustración de la Universidad de Rochester/Michael Osadciw
Una nueva investigación paleomagnética sugiere que el núcleo interno sólido de la Tierra se formó hace 550 millones de años y restauró el campo magnético de nuestro planeta.
El hierro líquido que se arremolina en el núcleo exterior de la Tierra, ubicado a unas 1,800 millas debajo de nuestros pies, genera el campo magnético protector de nuestro planeta, llamado magnetosfera. Aunque este campo magnético es invisible, es vital para la vida en la superficie de la Tierra. Esto se debe a que la magnetosfera protege al planeta del viento solar, los flujos de radiación del sol.
Sin embargo, hace unos 565 millones de años, la fuerza del campo magnético se redujo al 10% de su fuerza actual. Luego, misteriosamente, el campo magnético rebotó, recuperando su fuerza justo antes de la explosión cámbrica de vida multicelular en la Tierra.
¿Qué hizo que la magnetosfera rebotara?
Este rejuvenecimiento ocurrió dentro de decenas de millones de años según una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Rochester. Esto es muy 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 extremadamente importante», dice John Tarduno, William R. Kenan, Jr., profesor de geofísica en el Departamento de Ciencias Ambientales y de la Tierra y decano de investigación para las artes, las ciencias y la ingeniería en Rochester. «Justo antes de que el núcleo interno comenzara a crecer, el campo magnético estaba a punto de colapsar, pero tan pronto como el núcleo interno comenzó a crecer, el campo se regeneró».
En el artículo, publicado el 19 de julio de 2022, en la revista Ncomunicaciones de la naturaleza, los científicos han determinado varias fechas clave en la historia del núcleo interno, incluida una estimación más precisa de su edad. La investigación proporciona nuevas pistas sobre la historia y evolución futura de la Tierra y cómo se convirtió en un planeta habitable, así como la evolución de otros planetas del sistema solar.
Las capas y la estructura de la Tierra.
Desbloquear información en rocas antiguas
La Tierra está formada por capas: la corteza, donde existe la vida; el manto, la capa más espesa de la Tierra; el núcleo exterior fundido; y el núcleo interno sólido, que a su vez está compuesto por un núcleo interno más externo y un núcleo interno más interno.
El campo magnético de la Tierra se genera en su núcleo externo. El hierro líquido en remolino provoca corrientes eléctricas en él, lo que resulta en un fenómeno llamado geodinamo que produce el campo magnético.
Debido a la relación entre el campo magnético y el núcleo de la Tierra, los científicos han intentado durante décadas 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 en el núcleo. Afortunadamente, los minerales que suben a la superficie de la Tierra contienen diminutas partículas magnéticas que bloquean la dirección y la fuerza del campo magnético a medida que los minerales se enfrían y solidifican desde su estado fundido.
Para restringir aún más 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 superconductora (SQUID) del laboratorio para analizar los cristales de feldespato de la roca anortosita. Estos cristales contienen pequeñas agujas magnéticas que son «grabadores magnéticos perfectos», dice Tarduno.
Al estudiar el magnetismo encerrado en cristales antiguos, un campo conocido como paleomagnetismo, los investigadores han determinado 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 después de un casi colapso hace 15 millones de años. Los investigadores atribuyen la rápida renovación del campo magnético a la formación de un fuerte núcleo interno que recargó el núcleo externo fundido y restableció la fuerza del campo magnético.
- hace 450 millones de años: el momento en que la estructura del núcleo interno en crecimiento ha cambiado, marcando el límite entre el núcleo interno más interno y el más externo. Estos cambios en el núcleo interno coinciden con cambios aproximadamente al mismo tiempo en la estructura del manto suprayacente, debido a la tectónica de placas en la superficie.
«Debido a que limitamos la edad del núcleo interno con mayor precisión, pudimos explorar el hecho de que el núcleo interno actual en realidad se compone de dos partes», dice Tarduno. «Los movimientos de placas tectónicas en la superficie de la Tierra han afectado indirectamente al núcleo interno, y la historia de estos movimientos está impresa en lo profundo de la Tierra en la estructura del núcleo interno».
Evita un destino similar al de Marte
Una mejor comprensión de la dinámica y el crecimiento del núcleo interno y el campo magnético tiene implicaciones importantes, no solo para descubrir el pasado de la Tierra y predecir su futuro, sino también para desentrañar las formas en que otros planetas pueden formar escudos magnéticos y mantener las condiciones necesarias para vida portuaria.
Los investigadores creen que[{» attribute=»»>Mars, for example, once had a magnetic field, but the field dissipated. That left the planet vulnerable to solar wind and the surface oceanless. While it is unclear whether the absence of a magnetic field would have caused Earth to meet the same fate, “Earth certainly would’ve lost much more water if Earth’s magnetic field had not been regenerated,” Tarduno says. “The planet would be much drier and very different than the planet today.”
In terms of planetary evolution, then, the research emphasizes the importance of a magnetic shield and a mechanism to sustain it, he says.
“This research really highlights the need to have something like a growing inner core that sustains a magnetic field over the entire lifetime—many billions of years—of a planet.”
Reference: “Early Cambrian renewal of the geodynamo and the origin of inner core structure” by Tinghong Zhou, John A. Tarduno, Francis Nimmo, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Mauricio Ibanez-Mejia, Wentao Huang, Matt Hamilton, Kenneth Kodama, Aleksey V. Smirnov, Ben Crummins and Frank Padgett III, 19 July 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7
