viernes, noviembre 25, 2005

La geodinamo (I)

Que el campo magnético de la Tierra protege nuestro planeta de los rayos cósmicos y otras partículas que provienen del espacio es algo que nadie duda. Es un escudo protector que tiene la vida existente en el planeta azul: sin él, no estaríamos aquí. Pero, ¿por qué existe dicho campo? ¿Conocemos bien y de forma sólida el funcionamiento de dicho escudo magnético? ¿En qué consiste la geodinamo?

Hoy día, la mejor manera de conocer dónde se sitúa el norte geográfico es mirar una brújula. Esta, a su vez, se orienta según las líneas de campo magnético que nacen en el polo norte magnético (que se encuentra cerca del polo sur geográfico) y que mueren en el polo sur magnético (cercano al polo norte geográfico). De modo que cuando miramos nuestra brújula y observamos el sentido que marca la aguja, podemos localizar el polo sur magnético y sabemos que cerca de él se encuentra el polo norte geográfico.

Sin embargo, hace unos 300.000 años, por poner un ejemplo, si hubiésemos existido y tuviésemos una brújula, este fenómeno descrito no sería tal como lo observamos hoy. ¿Por qué? La razón es que los polos magnéticos de la Tierra cambian de posición a lo largo del tiempo. En los 4500 millones de años que tiene, aproximadamente, nuestro planeta, se han producido inversiones de las posiciones de los polos cientos de veces. Los períodos normales de inversión suelen ser cada 250.000 años. Sin embargo, en nuestro planeta no ha habido un cambio de estas características desde hace unos 780.000 años. En la década de 1830 se midió por primera vez el campo magnético. Desde entonces, ha decrecido un 10%, aproximadamente 20 veces más rápido que lo que declinaría por naturaleza si perdiese su fuente de energía. ¿Estará el campo magnético terrestre camino de otra inversión? ¿Qué supondría esto?

Antes de tratar de responder a estas cuestiones, ¿cómo sabemos de la existencia de las inversiones? Sencillamente, debido a minerales que registran las antiguas orientaciones del campo magnético terrestre. Ciertos minerales tienen propiedades magnéticas (la magnetita, la principal mena de hierro, es el ejemplo más claro) y en el momento de su formación se orientan según el sentido del campo magnético terrestre existente. De este modo se conoce la situación del campo de una época determinada.

Se sabe que nuestro planeta genera su campo magnético en su interior. La dinamo terrestre, en general, funciona como un generador eléctrico doméstico: crea campos eléctricos y magnéticos gracias a la energía cinética de sus partes móviles. Pero, ¿cuáles son las partes móviles en el interior de un planeta? Básicamente estas partes, o singularizando, la parte móvil que genera el campo es un fluido eléctricamente conductor: un inmenso océano de hierro fundido que quintuplica con creces el volumen de la Luna y que circula por el interior de la Tierra.

Este fluido eléctrico de gran volumen, es la primera condición para que exista la geodinamo. El mismo se encuentra bajo los 2900 kilómetros de espesor del manto y de la corteza continental y oceánica (mucho más fina en comparación). El peso de la corteza y del manto crea presiones medias en el núcleo unas dos millones de veces superiores a las dadas en la superficie terrestre. Si a esta característica le sumamos la altísima temperatura del núcleo, unos 5000 K (relativamente cercana a la temperatura en la superficie del Sol), obtenemos la segunda condición para la geodinamo: una fuente de energía para mover dicho fluido eléctrico. Dicha energía tiene una faceta térmica y otra química. El núcleo está más caliente a mayor profundidad, de modo que el hierro más caliente y menos denso de su interior asciende como las burbujas de una sopa caliente. Al alcanzar el límite superior, pierde parte de su calor, comunicándoselo al manto. El hierro, al perder calor, se enfría y se hunde. De esta forma se cierra el ciclo que recibe el nombre de convección térmica y que comúnmente se conoce como corrientes de convección. Existen otros factores que potencian la convección, como el calor latente liberado de la superficie externa del núcleo interno (sólido) al cristalizar el hierro líquido y la expulsión del mismo de sulfuro de hierro y óxido de hierro, entre otros componentes químicos, que favorecen la circulación del hierro líquido.

¿Cuál es el tercer factor necesario para que se mantenga en un planeta un campo magnético? La rotación. La fuerza de Coriolis (que hace que las tormentas y huracanes giren en sentido antihorario en el hemisferio norte y horario en el sur) da al fluido ascendente en el núcleo una trayectoria helicoidal (como una escalera de caracol).


Recapitulemos las tres condiciones para una dinamo planetaria y, particularmente, nuestra geodinamo: núcleo líquido rico en hierro, energía suficiente para impulsar la convección y una fuerza de Coriolis, consecuencia de la rotación del planeta. Sin embargo, todo esto no basta para esclarecer todas las preguntas sobre el campo magnético terrestre y dar solución a las inversiones.

(Continúa en "La geodinamo (II)")


Fuente:
Gary A. Glatzmaier, Peter Olson; Investigación y Ciencia (junio de 2005)
visitas desde el 2 de Septiembre de 2005.

Ciencia y Preguntas: blog creado en Agosto de 2005.


Ciencia - Preguntas - Ciencia y Fe - Principio Antrópico - Misiones espaciales: NASA, ESA - Artículos científicos - Enlaces de ciencia - Libros científicos - Fotos e imágenes del Universo - Directorio de Blogs en España - Blog de HazteOir.org (Blogs HO)