jueves, diciembre 22, 2005

La geodinamo (II)

El satélite Magsat midió el campo geomagnético sobre la superficie de la Tierra en 1980; el satélite Oersted lo hizo 19 años después, en 1999. Comparando estos campos magnéticos con una diferencia de 20 años se ha realizado un gran descubrimiento. Hay que aclarar que estas mediciones se han hecho con limitaciones; de todos modos, las observaciones realizadas han sido muy interesantes.

Se sabe ahora que el campo magnético terrestre se origina en cuatro grandes zonas del límite núcleo-manto. A pesar de que la geodinamo produce un intenso campo magnético, tan sólo un 1% del mismo se extiende más allá del núcleo. La estructura dominante de este campo, en la superficie, es dipolar y la mayor parte del tiempo se encuentra alineada con el eje de rotación de la Tierra. Igual que en un imán, las líneas de este campo magnético primario salen del núcleo por el hemisferio sur geográfico y entran de nuevo en él por el norte, donde se encuentra el polo sur magnético. Sin embargo, el Magsat y el Oersted revelaron que las líneas de campo no se distribuyen con uniformidad por el globo, sino que la mayor parte de la intensidad total del dipolo se origina bajo Norteamérica, Siberia y la costa de la Antártida.

Urich R. Christensen, del Instituto Planck para la Investigación del Sistema Solar, cree que estas grandes zonas van y vienen durante miles de años y son producto de la convección del núcleo en continua evolución. ¿Puede un fenómeno similar ser la causa de las inversiones del dipolo? Sabemos que las inversiones pasadas ocurrieron a lo largo de períodos de unos 4.000 a 10.000 años, que son tiempos cortos. El dipolo tardaría 100.000 años en desaparecer en caso de detención de la geodinamo. Al ser estos períodos cortos y al producirse, por tanto, una transición tan rápida, debe existir algún tipo de inestabilidad que destruye la polaridad original a la vez que genera una nueva. En el caso de las inversiones individuales, dicha inestabilidad puede consistir, probablemente, en algún tipo de cambio caótico en la estructura del flujo magnético, que sólo de vez en cuando consiga la inversión del dipolo global. Sin embargo, la frecuencia de las inversiones podría estar sujeta a un mecanismo externo, tal como un cambio de temperatura en la zona más profunda del manto, que fuerce al núcleo a cambiar las pautas de ascenso de material.

Gauthier Hulot y sus compañeros del Instituto Geofísico de París, estudiaron los datos obtenidos por el Magsat y el Oersted. Descubrieron que las variaciones duraderas del campo magnético proceden de lugares del límite núcleo-manto en los que el sentido de las líneas de campo es opuesto a la normal en el hemisferio que se trate. La mayor parte de dichas zonas se extienden bajo la región del extremo sur de África occidental hasta el extremo meridional de Sudamérica. En esta zona, las líneas de campo apuntan hacia el núcleo, cuando la mayoría lo hace en sentido opuesto.

Al comparar los datos obtenidos por ambos satélites, se llegó a la conclusión de que continúan formándose nuevas zonas de campo invertido en el límite núcleo-manto. Las zonas más antiguas han aumentado y se han desplazado ligeramente hacia los polos. A finales de la década de 1980, David Gubbins, de la Universidad de Leeds, empleando mapas viejos del campo magnético, se percató de la proliferación, crecimiento y migración hacia los polos de estas zonas, lo que daba cuenta del declive histórico del dipolo. Dichas observaciones pueden explicarse de la siguiente forma: si consideramos las líneas de campo magnético como "congeladas", es decir, solidarias al núcleo terrestre. Por el efecto de Coriolis, en el núcleo terrestre los vórtices del fluido distorsionan las líneas de campo hasta disponerlas en haces de tubos. Cada torsión aprisiona más líneas en el núcleo e incrementa e valor del campo. Si esto ocurriera sin límites, el campo magnético crecería de forma indefinida. Pero la resistencia eléctrica tiende a difuminar y suavizar los giros de las líneas de campo, frenando la expansión del campo mangético sin eliminar la dinamo.

En el límite núcleo-manto se forman zonas de campo intenso, normal o invertido, cuando los remolinos y los vórtices interactúan con los campos mangéticos toroidales de dirección este-oeste inmersos en el núcleo. Estos movimientos y turbulencias pueden curvar y torcer las líneas del campo toroidal hasta convertirlas en lazos, los campos poloidales, de orientación norte-sur. En algunas ocasiones, es el fluido ascendente el que provoca la curvatura. Si dicho fluido tiene fuerza suficiente, la parte más alta del lazo poloidal saldrá del núcleo. Dicha expulsión origina dos zonas de campo, en el límite núcleo-manto: una de sentido normal (en el mismo sentido que el campo dipolar del hemisferio en cuestión) y otra de sentido invertido. Cuando la zona de líneas invertidas se acerca más al polo geográfico que la zona normal, el resultado es un debilitamiento del dipolo, que cerca de sus polos es más sensible a los cambios. En estos momentos se está dando dicha situación en la zona invertida que se halla bajo el extremo meridional de África. Para producirse una inversión de la polaridad a escala planetaria, la zona invertida debería crecer y engullir la región polar entera, hecho que debería ocurrir al mismo tiempo en el otro polo.

(Continúa en "La geodinamo (III)")

Fuente:
Gary A. Glatzmaier, Peter Olson; Investigación y Ciencia (junio de 2005)
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