Un equipo de físicos se han acercado a la solución de uno de los mayores misterios de la geofísica: cómo la Tierra alimenta su campo magnético.

El equipo, de la University of Texas en Austin y colaboradores de las universidades chinas de Sichuan y Nanjing, cree que su descubrimiento proporciona un mecanismo físico fundamental que ayuda a explicar las propiedades físicas sorprendentemente “blandas” del denso núcleo interno de la Tierra.

A unos 1.800 kilómetros por debajo de la corteza terrestre se encuentra un núcleo en forma de bola compuesto principalmente por los metales hierro y níquel. El núcleo está muy caliente, entre 4.400 y 5.900 grados Celsius, y consta de dos partes: el núcleo externo líquido y el núcleo interno denso y sólido.

Cómo la Tierra alimenta su campo magnético

Se sabe que el movimiento de los átomos de hierro en este núcleo alimenta el campo magnético de la Tierra, que se cree que desempeña un papel importante en la habitabilidad del planeta. No sólo es responsable de establecer las direcciones de las brújulas, sino que también actúa como un escudo alrededor del planeta, desviando la potente radiación de las tormentas solares.

El campo magnético de la Tierra se genera principalmente en el núcleo exterior líquido por su mar de metal arremolinado, pero el papel del núcleo interior sólido en este llamado geodinamo ha sido hasta ahora un misterio.

Jung-Fu Lin, uno de los principales autores del estudio y profesor de la Escuela Jackson de Geociencias de la University of Texas, dijo en un comunicado:

“El núcleo de la Tierra está sometido a presiones tan extremas de ~ 3,5 Mbar (3,5 millones de la presión atmosférica) que cabría pensar que los átomos de hierro están tan confinados en sus posiciones que no tienen mucho margen de maniobra para moverse.

Lo que descubrimos iba totalmente en contra de esta visión tradicional”.

“El Santo Grial de la Geofísica”

Recreando en el laboratorio un modelo en miniatura del núcleo interno de la Tierra, el equipo pudo predecir las propiedades y el movimiento de estos átomos de hierro. Y lo que los científicos encontraron fue muy inusual: en lugar de permanecer inmóviles en su sólida red, los átomos se movían, rápido.

Lin agregó:

“Acabo de encontrar la respuesta al Santo Grial de la geofísica.

Los átomos de hierro se contoneaban tan rápido que cambiaban de posición en una fracción de segundo”.

Este movimiento -conocido en física como movimiento colectivo- es similar al de los invitados a una cena que cambian de asiento. A pesar de este movimiento interno, la estructura general de la mesa sigue siendo la misma.

Representación gráfica del núcleo interno de la Tierra. Crédito de imagen: depositphotos.com

Lin explica:

“[Este movimiento colectivo] se debe a que los átomos de hierro se encuentran en condiciones muy próximas a la fusión, tanto que parecen un sólido pero se comportan más como un líquido.

De hecho, ocurre en muchos metales cerca de la fusión y es un fenómeno físico relativamente bien comprendido en la física de la materia condensada. Pero no se sabe que ocurra en el interior profundo de los planetas. Colaboramos con físicos en este proyecto y fue como si lo supieran venir”.

Para confirmar sus modelos, el equipo también comparó sus resultados con estudios de ondas sísmicas del núcleo interno de la Tierra.

Lin agregó:

“También realizamos experimentos de laboratorio con ondas de choque para medir las velocidades de los átomos de hierro a presiones y temperaturas extremas, donde se prevé que se produzca el movimiento colectivo.

Todo ello confirma aún más la predicción de la aparición del movimiento colectivo en el corazón de hierro del planeta”.

Los resultados del equipo, publicados en la revista PNAS el 2 de octubre, explican en cierta medida las misteriosas propiedades “blandas” del núcleo interno de la Tierra, además de ofrecer información potencial sobre la generación de calor en el centro del planeta. El estudio también aumenta nuestra comprensión de los procesos que impulsan la generación del campo magnético de la Tierra, y potencialmente el funcionamiento interno de otros planetas dentro y fuera de nuestro sistema solar.

“El descubrimiento implica que la misma física en el movimiento colectivo también se produce en otros interiores planetarios, como Marte y los interiores exoplanetarios”, dijo Lin. “Los exoplanetas están sometidos incluso a condiciones extremas de presión y temperatura, por lo que habría que ampliar las condiciones de investigación para ver si esto ocurre. Esto nos ayudará a comprender los sistemas planetarios en general”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

[H/T: thedebrief]

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Crédito imagen de portada: depositphotos.com