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6 de Marzo de 2020
Geofísica

El origen del campo magnético de la Tierra primitiva

En las primeras etapas de nuestro planeta, el campo geomagnético no se habría generado en el núcleo sino en el océano de silicatos fundidos que lo envolvía.

Visualización del campo magnético de la Tierra a partir de datos obtenidos con un modelo estático simplificado. Los colores distinguen las líneas de campo salientes de las entrantes. [NASA/Estudio de Visualización Científica del Centro de Vuelos Espaciales Goddard]

Se piensa que el núcleo de la Tierra primitiva estaba envuelto en un mar de magma formado por silicatos. Nuevas simulaciones por ordenador muestran que, en condiciones de temperatura y presión muy elevadas, dicho océano de magma «basal» (donde el adjetivo se refiere a su situación en la base del manto terrestre) podría presentar suficiente conductividad eléctrica para producir un efecto dinamo. Este proceso podría explicar la existencia del campo magnético de la Tierra hace miles de millones de años.

Nuestro planeta posee un campo magnético desde hace al menos 3400 millones de años. Lars Stixrude, geofísico de la Universidad de California en Los Ángeles, y sus colaboradores han propuesto un mecanismo por el que la Tierra primitiva podría haber producido este campo, dando respuesta a un antiguo misterio. El trabajo se ha publicado en la revista Nature Communications

El problema al que se enfrentaban los investigadores es que el modelo geofísico que explica la existencia del campo geomagnético actual no es válido en las primeras etapas de la evolución de nuestro planeta. De acuerdo con este modelo, el campo magnético se genera a partir del efecto dinamo del núcleo externo de la Tierra, compuesto por materiales metálicos (en particular hierro y níquel) que experimentan movimientos de convección. Pero ciertas consideraciones termodinámicas, en concreto sobre los procesos de enfriamiento del planeta, parecen excluir que la Tierra tuviera una estructura similar hace miles de millones de años.

Sin embargo, los datos paleomagnéticos muestran que nuestro planeta poseía un campo magnético desde sus primeras etapas. Por lo tanto, una posibilidad es que fuera generado por el profundo océano de magma que habría rodeado el núcleo en aquella época, compuesto principalmente por silicatos (minerales ricos en silicio) en estado fundido.

El grupo de Stixrude lleva años estudiando el comportamiento que habría tenido esta capa de silicatos fundidos a las altas temperaturas y presiones características del interior de la Tierra. En particular, querían dilucidar si presentaba una alta conductividad eléctrica, un requisito esencial para que se produzca el efecto dínamo. Sin embargo, las mediciones experimentales a presión ambiente arrojaban valores que no eran lo bastante elevados.

Ahora, Stixrude y sus colegas han llevado a cabo una serie de simulaciones para predecir la conductividad eléctrica de un líquido de silicatos en condiciones similares a las del océano de magma basal de la Tierra primitiva. Los autores han hallado que a las temperaturas (4000-6000 kelvin) y presiones (100-140 gigapascales) previstas para este océano, la conductividad eléctrica de los silicatos sería suficiente para dar lugar a una dinamo.

A partir de estos resultados, los investigadores calcularon la intensidad que habría tenido el campo magnético de la Tierra, encontrando valores compatibles con los observados en el registro paleomagnético del eón Arcaico, el período geológico que tuvo lugar hace entre 4000 y 2500 millones de años.

De acuerdo con las conclusiones de los autores, el final del eón Arcaico podría haber supuesto un punto de inflexión: a medida que el océano de magma se enfriaba, se habría producido una transición del campo magnético producido por los silicatos fundidos del magma basal al generado por el núcleo metálico. Además, los investigadores especulan que este efecto dinamo producido por los silicatos también podría tener lugar en otros planetas.

Le Scienze

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Le Scienze.

Referencia: «A silicate dynamo in the early Earth», Lars Stixrude, Roberto Scipioni y Michael P. Desjarlais en Nature Communications, vol. 11, art. 935, 25 de febrero de 2020.

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