Campo magnético terrestre y sus inversiones geomagnéticas

La palabra magnetismo viene de la región de Magnesia, en Grecia, Asia Menor, lugar donde, en el siglo VI a.C., se descubrió un mineral formado por óxido de magnesio y una parte de óxido de hierro, que le daba al mineral propiedades magnéticas.

En un principio, se podría pensar a dicha piedra como algo mágico, pues tener el poder de atraer metales u orientarse siempre en la misma dirección (siempre que gozase de libertad suficiente para poder moverse), y que además dicho poder no se altere frente a la ausencia de luz, o con la lluvia, y sin importar cuántos giros le diéramos a la piedra, siempre terminaría en la misma dirección, no era algo que se viera todos los días.

Hoy sabemos que la “piedra de magnesia” no tiene ninguna magia, simplemente tiene propiedades físicas en su composición que la hacen “particular”: una piedra capaz de atraer piezas hechas de hierro.

Imagen: Izquierda: Ubicación geográfica de la ciudad de Magnesia, en Asia Menor. Lugar donde se descubrió la piedra imantada, que lleva su nombre, la Piedra de Magnesia. Derecha: típica piedra de Magnesia, o también llamada Magnetita (por el nombre del mineral de hierro que la compone).

Fueron los griegos quienes le dieron el nombre de “Piedra de Magnesia”, más tarde empezó a conocerse como magnetita, y su virtud, el poder atraer el hierro, se le llamó magnetismo. En español, la piedra de Magnesia es conocida como imán. El término imán es un préstamo del francés, a través del vocablo aimant ―leído /emán/― que en uno de sus significados puede traducirse como «que atrae». De ese término deriva la palabra “imantar”, hoy día algo desplazada por el término magnetizar.

Mucho tiempo después, en el siglo XII se registra por primera vez el uso de una aguja imantada (o mejor dicho, magnetizada) por los chinos utilizada en navegación, que sería útil siempre y cuando el mar estuviese calmo. A partir de ese momento el uso de las agujas imantadas para orientarse sobre la superficie de la Tierra fue evolucionando, hasta llegar a lo que hoy conocemos como brújula.

Pero, ¿sabemos realmente cómo y por qué funcionan las brújulas? ¿por qué podemos utilizarlas para orientarnos?

El secreto del funcionamiento de la brújula, que en realidad no es ningún secreto, está basado en la existencia del Campo Magnético Terrestre o también conocido como Campo Geomagnético. Este campo de fuerza magnética que tiene nuestro planeta funciona como un escudo protector es de vital importancia para la existencia de la vida y transforma a la Tierra en un gran imán.

De esta forma, una aguja que ha sido imantada en su punta, puesta en presencia de un gran imán (la Tierra), va a buscar alinearse según los polos magnéticos de este imán. Recordemos que los imanes tienen polos magnéticos positivo y negativo, y que los polos opuestos se atraen, y los iguales, se repelen. Entonces una aguja que puede moverse libremente, por ejemplo cuando es colocada en una superficie de un líquido como el agua, buscará alinear su polo con el polo opuesto del enorme imán en donde se encuentra, en este caso, del campo magnético de la Tierra. Así la aguja nos señalará la dirección del polo sur magnético, que se encuentra ubicado cercano al polo norte geográfico de la Tierra. Si bien no está exactamente en la misma dirección del polo norte geográfico, que es el lugar por donde pasa el eje alrededor del cual gira nuestro planeta, está muy cerca de él y nos sirve perfectamente de guía. De esta forma, podemos conocer hacia donde está el punto cardinal norte, y con ello, el resto de los puntos cardinales.

Imagen: Izquierda: Los polos del campo geomagnético no coinciden con los polos geográficos terrestres. Aparte de tener invertidos la ubicación de los polos de uno respecto al otro, la posición de los polos magnéticos van cambiando en aproximadamente 50 km por año. Derecha: La imagen muestra la diferencia entre las direcciones del polo norte terrestre, y el polo norte magnético indicado por la brújula.

Origen del Campo magnético terrestre.

Según las investigaciones llevadas a cabo por diferentes grupos de científicos en distintas partes del mundo, la formación del campo magnético terrestre tuvo su origen en las primeras fases de formación de la Tierra, y su intensidad en aquel momento, pudo ser determinada con los registros geológicos en rocas muy antiguas descubiertos por geólogos.

La Tierra está formada por la corteza en su parte exterior (donde se encuentran los minerales conocidos) y por debajo se ubica el manto. En el centro tiene un núcleo formado por elementos metálicos, principalmente Hierro y Níquel. Debido a las condiciones de presión y temperatura a los que está expuesto, el núcleo se divide dos partes: un núcleo exterior de consistencia líquida y un núcleo interior, la porción más profunda de nuestro planeta, de consistencia sólida.

Imagen: Estructura interna de la Tierra. (La imagen está fuera de escala).

Durante las primeras fases de la formación de la Tierra, que se extendió hasta hace algo más de 1500 millones de años, eran minerales de silicatos fundidos a modo de magma, lo que rodeaba al núcleo primitivo. Las condiciones extremas de temperatura y presión a los que quedaban sometidos estos silicatos fundidos, generaban suficiente conductividad entre las cargas eléctricas en movimiento, como para generar el campo Geomagnético.

Imagen: Descripción gráfica de la generación y formación del campo magnético Terrestre. Desde su núcleo interno, formado por metales en movimiento, se generan las líneas de fuerza magnética que funcionan como un escudo protector para la vida en la tierra.

Recordemos que cuando existen cargas eléctricas en movimiento, en este caso presentes en los metales fundidos existentes en el núcleo, altamente conductores, se genera un campo magnético en forma de espiras cerradas, alrededor del hilo conductor de cargas eléctricas, fenómeno regido bajo la ley de Ampére.

Imagen: Izquierda: descripción gráfica de las líneas de fuerzas generadas por un campo eléctrico y por un campo magnético. Derecha: La ley de Ampere establece que toda corriente eléctrica I que circula por un elemento conductor, tiene asociada la formación de un campo magnético B.

Si pensamos a nuestro planeta como un gran imán, las líneas de fuerza del campo magnético terrestre salen del polo sur magnético, envolviendo al planeta como un escudo protector, y fluye atravesando nuestro planeta Tierra por el polo norte magnético. Es en estas dos zonas, en los polos magnéticos, donde el campo geomagnético es más débil. Y también es allí por donde se cuela una pequeña parte del viento solar al que estamos expuestos permanentemente. El viento solar está formado por partículas cargadas eléctricamente que expulsa desde su superficie, y cuando llegan a la Tierra, son desviadas por el campo magnético, impidiendo de este modo que alcancen la superficie.

El campo magnético no es algo que podamos ver, pero una forma de notar su presencia es observando las famosas auroras boreales, ya que su formación se debe a la interacción de las partículas cargadas del viento solar y los gases de nuestra atmósfera a gran altura. Cuando el viento solar alcanza a la Tierra y la rodea, parte de esta radiación puede colarse por los polos, donde la intensidad del campo magnético es mucho menor. Allí la interacción entre partículas cargadas y la magnetosfera (capa alrededor de la Tierra donde se encuentra incluido el campo geomagnético) generan las luces brillantes y muy atractivas, de colores intensos sobre el cielo nocturno, que conocemos como auroras boreales.

Imagen. Izquierda: La magnetosfera de la Tierra está formada por el flujo del plasma solar que encierra al campo magnético terrestre en una cápsula, protegiéndola del viento solar. Derecha: Las auroras boreales son la consecuencia de la interacción entre el viento solar, el Campo Geomagnético y los componentes gaseosos en la alta atmósfera.

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En las últimas décadas, los científicos han centrado sus estudios en la variación de la intensidad del campo geomagnético. Las razones de esta serie de investigaciones que lleva años de estudios, se basan principalmente en una teoría: se cree que en alguna de todas las extinciones masivas de especies que ha sufrido la vida sobre la Tierra, está directamente relacionada con una inversión sufrida por los polos magnéticos del campo geomagnético. Esta inversión magnética se refiere al desplazamiento y cambio en la orientación del campo magnético terrestre, es decir donde antes estaba ubicado el polo norte magnético, pasó a encontrarse luego el polo sur magnético, y viceversa. Las causas de estas inversiones magnéticas es un tema muy discutido en el ambiente científico, pero todos coinciden en que quizás estamos actualmente atravesando un nuevo proceso de inversión magnética.

Durante los últimos años, los registros de estas investigaciones muestran una disminución importante de la intensidad del campo geomagnético, principalmente en una zona en particular del hemisferio sur, llamada “Anomalía del Atlántico Sur”. En esta zona, la intensidad del campo geomagnético ha disminuido notablemente en el último tiempo. Como consecuencia de ello, los satélites que atraviesan la zona, como así también los aviones y hasta los vuelos espaciales, y el mismísimo Telescopio espacial Hubble, coinciden en que cada vez que atraviesan la zona quedan expuestos a la radiación cósmica proveniente del sol, generando algunos problemas tecnológicos irreparables.

Pero no sólo es un problema para la tecnología sino también para la vida en la Tierra, pues como dijimos recientemente, a medida que la intensidad del campo magnético disminuye, aumenta la penetración de los rayos cósmicos que llegan desde el sol, hacia nuestro planeta. Esta radiación, de muy alta energía, actúa directamente sobre las células de cualquier ser vivo, pudiendo provocar modificaciones en sus componentes químicos y biológicos, cómo lo es su ADN, y también pudiendo provocar la muerte de quien quede expuesto en forma prolongada a tal radiación.

Según los registros geológicos, la última inversión magnética no causó la extinción total de la vida, puesto que este proceso de inversión tarda de cientos a miles de años en concretarse, y durante este tiempo, los científicos creen que los seres vivos han podido adaptarse a los cambios de una forma más paulatina, no tan extrema.

Sin embargo, la lógica en la inversión magnética e investigaciones científicas afirman que en algún momento de la historia de la Tierra, la inversión magnética de los polos quizás sí haya sido motivo de extinción al estar nuestro planeta tanto tiempo expuesto y desprotegido de los rayos cósmicos provenientes del Sol.

Al menos así lo indica el artículo multidisciplinario publicado en la revista Science, en febrero de 2021, el cual afirma que hace 42.000 años, una de las migraciones más dramáticas de los polos, conocida como “evento de Laschamps”, el mundo experimentó siglos de condiciones apocalípticas a causa de la inversión de los polos magnéticos de la Tierra, posiblemente siendo una de las causas que provocaron la extinción de los neandertales y de la megafauna, pero no así la de los humanos modernos, quienes buscaron protección en cuevas y dejaron registros arqueológicos de su ocupación.

¿La próxima inversión? A ciencia cierta, no se sabe cuándo ocurrirá una nueva inversión. Lo que sí se conoce es que el campo magnético actual de la Tierra se está debilitando 10 veces más rápido de lo que se esperaba, un 5% cada 10 años, en lugar de cada siglo. Si esta merma se mantiene con esta tasa de decrecimiento, tal vez esté indicando la inminencia de una próxima inversión, que podría completarse antes de 2000 años.