Sin el campo magnético de la Tierra, los animales migratorios pierden su camino y la navegación para todo, desde barcos hasta Boy Scouts, se vuelve inútil. Pero a pesar de su importancia, el proceso que alimenta el campo magnético del planeta sigue siendo un misterio. Las ideas abundan, pero ninguna de ellas puede explicar la edad del campo magnético de la Tierra. Ahora, un nuevo estudio puede tener la clave de esta inconsistencia: el humilde magnesio.
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La agitación del núcleo fundido de la Tierra genera corrientes eléctricas que producen el campo magnético del planeta en un proceso llamado dinamo.
"Si no tuviera estos movimientos agitados, el campo magnético de la Tierra se desintegraría y moriría en unos diez millones de años", dice Joseph O'Rourke, investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena.
Pero lo que impulsa esta moción no está claro. La solidificación lenta del núcleo interno de la Tierra y la desintegración radiactiva, dos de las hipótesis principales, no producen suficiente energía para alimentar el campo magnético durante el tiempo que ha estado presente.
Los registros de rocas indican que el campo magnético de la Tierra tiene al menos 3.400 millones de años, y quizás tan viejo como 4.200 millones de años. El enfriamiento del núcleo interno solo proporcionaría alrededor de mil millones de años de energía para el campo magnético. Y simplemente no hay suficiente material radiactivo en el núcleo de la Tierra para que funcione la hipótesis de descomposición, dice Francis Nimmo, científico planetario de la Universidad de California, Santa Cruz.
En un nuevo estudio, publicado en el número de esta semana de la revista Nature, O'Rourke y David Stevenson, un científico planetario de Caltech, proponen un nuevo mecanismo químico para establecer diferencias de flotabilidad en el interior de la Tierra para impulsar el geodinamo.
Utilizando modelos de computadora, el par demostró que después de los impactos gigantes que bombardearon la Tierra primitiva, una pequeña cantidad del elemento magnesio podría haberse disuelto en el núcleo rico en hierro.
"La Tierra se formó en una serie de colisiones gigantes realmente violentas que podrían haber calentado el manto a temperaturas tan altas como 7, 000 Kelvin [12, 140 grados Fahrenheit]", dice O'Rourke. "A esas temperaturas, los elementos que normalmente [no se mezclan con] el hierro, como el magnesio, se convertirán en hierro".
Pero debido a que el magnesio solo es soluble en hierro a altas temperaturas, a medida que el núcleo de la Tierra se enfría, el magnesio precipitará, o "nevará", del núcleo externo como aleaciones ricas en magnesio. Esas aleaciones se transportan hasta el límite núcleo-manto.
"Cuando extrae una aleación rica en magnesio del núcleo, lo que queda es más denso", dice O'Rourke. La concentración de masa como esa libera energía gravitacional que podría servir como una fuente de energía alternativa para la dinamo, explica.
Según O'Rourke y Stevenson, su mecanismo de precipitado de magnesio podría haber alimentado el geodinamo durante miles de millones de años hasta que el núcleo interno comenzó a enfriarse y solidificarse, lo que las estimaciones actuales sugieren que sucedió hace aproximadamente mil millones de años. En ese punto, los dos procesos podrían haber comenzado a funcionar en conjunto para alimentar el campo magnético de la Tierra, dice O'Rourke.
"La precipitación de magnesio podría conducir la convección [de hierro] desde la parte superior del núcleo, mientras que la liberación de elementos ligeros desde el núcleo interno [de la solidificación] podría conducir la convección desde la parte inferior", dice.
El científico planetario Nimmo, que no participó en el estudio, dice que le gusta la hipótesis de la precipitación de magnesio porque solo hace dos suposiciones: que la Tierra se calienta durante un impacto gigante, y que durante un impacto gigante, el núcleo metálico del impactador queda expuesto al material de manto de silicato.
"La suposición es difícil de discutir, aunque no se sabe exactamente qué tan caliente se pone", dice Nimmo. La suposición dos es un poco menos segura, dice, pero la mayoría de los científicos están de acuerdo en que a medida que los cuerpos rocosos colisionan con la Tierra primitiva, algunos elementos de esos impactadores, como el magnesio, serían transferidos al manto. "Una vez que haces esas dos suposiciones, todo lo demás sigue naturalmente".
Ahora, dice Nimmo, todo lo que necesitamos son experimentos para probar las ideas de O'Rourke y Stevenson. "Su estudio se basa principalmente en predicciones computacionales de cómo el magnesio debería dividirse en función de la temperatura", dice Nimmo.
Algunos investigadores ya están trabajando en esos experimentos, por lo que puede ser solo cuestión de tiempo antes de que los científicos se concentren en lo que hace funcionar el campo magnético de la Tierra.
"Nuestro proceso podría explicar no solo cómo funcionaba la dinamo en el pasado", dice O'Rourke, "sino [cómo] podría seguir funcionando hoy".
