El debilitamiento del campo magnético de la Tierra ha provocado una fuerte aceleración en la evolución de la vida multicelular. Se han encontrado pruebas fósiles en Brasil y Sudáfrica de que la fuerza del campo magnético de la Tierra era unas 30 veces menor que los valores actuales al final de la era de Ediacara, hace unos 590-560 millones de años. Una de las características definitorias de la Tierra es su campo magnético. Forma un escudo protector contra las partículas de alta energía emitidas por el Sol y, por lo tanto, puede haber proporcionado a la vida un lugar más seguro para convertirse en la compleja variedad de organismos que vemos hoy.
La mayoría de los grupos y tipos de animales modernos aparecieron hace aproximadamente 540-520 millones de años durante la llamada “explosión cámbrica”, una fuerte aceleración de la evolución y un aumento en la diversidad de criaturas multicelulares. En esta época surgieron los ancestros de los gusanos, insectos, peces y otros vertebrados. Los científicos llevan mucho tiempo interesados en saber exactamente cómo y por qué la evolución de los seres multicelulares se aceleró drásticamente durante este período de tiempo.
Los científicos han encontrado evidencia fósil en Brasil y Sudáfrica de que la fuerza del campo magnético de la Tierra era aproximadamente 30 veces menor que los valores actuales al final de la era de Ediacara, hace unos 590-560 millones de años. Este debilitamiento condujo a una espectacular aceleración en la evolución de la vida multicelular como parte de la “explosión cámbrica”, escriben los investigadores en un artículo publicado en la revista Communications Earth & Environment.
“Tradicionalmente se cree que la “explosión del Cámbrico” se produjo como resultado del hecho de que al final de la era de Ediacara, la concentración de oxígeno en el aire y el agua aumentó considerablemente. Nuestras mediciones indican que el aumento de la concentración de oxígeno en la atmósfera y la hidrosfera estuvo asociado con un largo período de fuerte debilitamiento del campo magnético del planeta, que duró unos 30 millones de años”, dice el estudio.
A esta conclusión llegó un grupo de geólogos estadounidenses, chinos y sudafricanos dirigidos por el profesor John Tarduno de la Universidad de Rochester mientras estudiaban muestras de rocas formadas durante diferentes períodos de la era Proterozoica en diferentes regiones del planeta. Tarduno y sus colegas llevan muchos años estudiando cómo ha cambiado la fuerza del campo magnético de la Tierra desde su formación, para lo cual los científicos recogen muestras de rocas antiguas y miden su magnetización remanente.
Recientemente, como señalan los geólogos, sus colegas han descubierto posibles pruebas de que la fuerza del campo magnético de la Tierra se debilitó significativamente al final de la era de Ediacara, poco antes de la “explosión del Cámbrico”. El profesor Tarduno y otros investigadores comprobaron si esto era realmente así, para lo cual midieron el nivel de magnetización de cristales de rocas ígneas que se formaron hace unos 2 mil millones de años en el norte de la actual Sudáfrica, y también hace 590 millones de años en el sur. del Brasil moderno.
Estas mediciones mostraron que hace 2 mil millones de años la Tierra ya tenía un campo magnético bastante fuerte, comparable en intensidad a su intensidad actual. A su vez, al final de la era de Ediacara, la Tierra tenía un campo magnético anormalmente débil, cuya fuerza no superaba los 1,5 microtesla. Este valor es aproximadamente tres docenas de veces menor que la intensidad actual del campo magnético de la Tierra (alrededor de 40 microtesla).
Los cálculos de los científicos muestran que este debilitamiento aceleró varias veces el “escape” de iones de hidrógeno de la atmósfera superior al espacio exterior bajo la influencia de las erupciones solares y los impactos del viento solar. Como resultado, la proporción de oxígeno en la atmósfera aumentó en varios por ciento, lo que creó condiciones favorables para el surgimiento y la rápida evolución de la vida multicelular.
Los signos más impresionantes del campo magnético de la Tierra son las auroras, cortinas danzantes de luz multicolor que aparecen cerca de los polos norte y sur durante épocas de alta actividad solar. Otra señal de que la Tierra tiene un campo magnético es que la brújula apunta al norte sin importar en qué parte del planeta te encuentres.
Pero, ¿cómo podemos saber si otros planetas o cuerpos del sistema solar tienen campos magnéticos? ¿Y es posible saber si los exoplanetas distantes tienen campos magnéticos?
Sabemos que los gigantes gaseosos (Júpiter y Saturno) y los gigantes de hielo (Urano y Neptuno) del sistema solar tienen sus propios fuertes campos magnéticos. Sin embargo, según Joseph G. O’Rourke, científico planetario de la Universidad Estatal de Arizona, las cosas son un poco más complicadas con los planetas terrestres y sus lunas.
La Tierra, Mercurio y la luna de Júpiter, Ganímedes, hoy tienen campos magnéticos generados internamente. Según O’Rourke, Marte y la luna de la Tierra tienen rocas de corteza antiguas que conservan restos de la magnetización de campos magnéticos que existieron al principio de su historia.
En cuanto al otro vecino de la Tierra, “no se ha descubierto que Venus tenga magnetismo intrínseco, pero no hemos acercado los instrumentos lo suficiente a la superficie para buscar una corteza magnetizada”, añadió.
Para que exista un campo magnético en un planeta o luna, dentro de este cuerpo debe estar en movimiento un gran volumen de fluido conductor. El cuerpo podría perder su campo magnético si esos materiales dejaran de moverse o si la diferencia de temperatura entre el calentamiento y el enfriamiento de los materiales no fuera suficiente para provocar la convección de fluidos dentro del planeta o la luna, en cuyo caso los fluidos se moverían demasiado lentamente, O dijo Rourke.
Según O’Rourke, en el caso de una ausencia evidente de magnetosfera, por ejemplo en Venus, existen cuatro posibilidades.
La idea generalmente aceptada es que Venus tiene un núcleo similar al de la Tierra, pero se enfría demasiado lentamente. Debido a que Venus carece de placas tectónicas, su interior puede enfriarse más lentamente que el de la Tierra.
Una eyección de masa coronal que surge del Sol y luego golpea la magnetosfera de la Tierra. ESA/NASA – SOHO/LASCO/EIT
Sin embargo, una posibilidad alternativa es que el interior de Venus sea completamente sólido. Para que esto suceda, el núcleo del planeta tendría que estar mucho más frío que el de la Tierra, lo que, según O’Rourke, es poco probable. La misión Venus Radiation, Radio Science, InSAR, Topografía y Espectroscopía de la NASA, prevista para 2031, y la misión EnVision de la Agencia Espacial Europea intentarán averiguar si el núcleo de Venus es al menos parcialmente líquido.
Alternativamente, Venus puede carecer de un núcleo interno. El núcleo interno de la Tierra ayuda a generar el campo magnético de nuestro planeta. A medida que el núcleo cristaliza, libera impurezas (elementos más ligeros que el hierro), lo que crea una flotabilidad química que impulsa el líquido. Quizás Venus aún no haya formado su núcleo interno, por lo que carece de una fuente adicional de energía.
Una cuarta posibilidad, según O’Rourke, es que el núcleo de Venus pueda tener capas químicas. El impacto que formó la Luna puede haber agitado el núcleo de la antigua Tierra, permitiéndole generar un campo magnético cuando comenzó a enfriarse. Sin embargo, Venus no tiene lunas, lo que puede significar que su núcleo nunca se mezcló.
La mejor manera de determinar si los cuerpos del sistema solar tienen campos magnéticos es enviar una nave espacial al objeto y medir la intensidad del campo magnético con un magnetómetro. Sin embargo, los científicos pudieron detectar de forma remota el campo magnético de Júpiter en la década de 1950 al detectar emisiones de radio de las auroras del planeta.
O’Rourke dijo que los campos magnéticos son una de las mejores formas de aprender sobre el interior de los planetas. La presencia de un fuerte campo magnético les dice a los científicos que el planeta tiene una gran reserva de fluido eléctricamente conductor que puede moverse.
La dinamo es el proceso mediante el cual la energía del movimiento de un fluido se convierte en un campo magnético, explicó O’Rouke. En los planetas terrestres, los núcleos metálicos pueden contener “dinamos”, como ocurre hoy en la Tierra. Sin embargo, los silicatos líquidos (básicamente rocas fundidas) también son conductores de electricidad bajo presiones y temperaturas extremas. El hidrógeno se vuelve metálico en las profundidades del interior de gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, lo que proporciona sus fuertes campos magnéticos”.
En cuanto a los exoplanetas, planetas fuera del sistema solar, los científicos planetarios aún no han descubierto claramente la presencia de campos magnéticos. Pero los astrónomos han detectado auroras impulsadas por campos magnéticos en pequeñas estrellas conocidas como enanas marrones y enanas M de baja masa.
Los científicos planetarios debaten actualmente si los campos magnéticos protegen en general las atmósferas planetarias. Por un lado, los campos magnéticos pueden proteger la atmósfera de los vientos estelares, especialmente cerca del ecuador magnético. Por otro lado, los campos magnéticos pueden dirigir partículas cargadas hacia las regiones polares, y varios mecanismos que promueven el escape de la atmósfera no están muy influenciados por los campos magnéticos, explicó O’Rourke.
La Tierra ha mantenido tanto un campo magnético como una superficie habitable durante miles de millones de años. Marte liberó la mayor parte de su agua al espacio en el momento en que desapareció su campo magnético. En Venus, el mundo infernal, no hay campo magnético. En nuestro sistema solar, el magnetismo se correlaciona con la habitabilidad. Sin embargo, la correlación no es causalidad.
A medida que obtengamos una muestra más grande de exoplanetas a través de observaciones con el Telescopio Espacial James Webb, los científicos planetarios comenzarán a descubrir la relación entre los campos magnéticos y la habitabilidad planetaria. Las auroras pueden ser uno de los primeros indicadores de que debemos estar atentos a las señales de vida.
El campo magnético de la Tierra tiene una cola. Cuando el viento solar golpea un planeta, deja una especie de sombra alargada que se extiende detrás de nuestro planeta. Los científicos llaman a esta cola magnética cola magnetosférica. Por lo general, la cola de la magnetosfera está sembrada de tormentas magnéticas.
Durante los últimos años, los científicos han sido conscientes de un misterio de cola magnética: la tormenta desaparecida. Encontraron señales de una tormenta, pero ninguna tormenta registrable que la igualara. La misión Magnetosférica Multiescala (MMS) de la NASA está abordando actualmente este problema.
NASA/Centro de vuelos espaciales Goddard – Laboratorio de imágenes conceptuales
MMS consta de cuatro satélites que se lanzaron en el mismo cohete Atlas V en 2015. Desde entonces, el cuarteto ha estado estudiando la magnetopausa de la Tierra: el límite de la región dominada por el campo magnético del planeta. La magnetopausa está constantemente llena de reconexiones magnéticas, que se refieren a cuando las líneas que forman un campo magnético se juntan, se separan y luego se reúnen, creando brillantes flujos de calor y energía cinética. Estas reconexiones, si se producen en la atmósfera terrestre, pueden provocar auroras.
Los científicos llaman a estas ráfagas subtormentas. En 2017, MMS detectó la reconexión magnética característica de una subtormenta, pero no hubo ninguna subtormenta real que coincidiera con ella. La subtormenta debería haber estado acompañada de fuertes corrientes eléctricas y fluctuaciones del campo magnético, pero MMS no encontró rastros de ninguna de las dos.
“No hemos estudiado el movimiento de las líneas del campo magnético a escala global, por lo que es posible que esta inusual subtormenta fuera un evento muy localizado que el MMS pudo observar”, dijo en Andy Marshall, postdoctorado en el Southwest Research Institute. una declaración. “Si no, podría cambiar nuestra comprensión de la relación entre la reconexión en cola y las subtormentas”.
En 2025, MMS medirá las reconexiones magnéticas en el campo magnético real de la Tierra, mientras que los científicos en la Tierra realizarán simulaciones del campo magnético para comprender cómo se comporta. Al comparar los dos fenómenos, los científicos esperan poder resolver el misterio al comprender mejor la relación precisa entre la reconexión y los eventos que causa.
“Es posible que existan diferencias significativas entre los patrones globales de convección de cola magnética para subtormentas y la reconexión de cola sin una subtormenta”, dijo Marshall.