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Una de las razones por la que podemos existir en la Tierra, es su campo magnético, también conocido como campo geomagnético. Este nos protege de numerosos peligros provenientes del espacio. Actúa como un escudo contra los rayos cósmicos dañinos, que de otra forma alcanzarían la superficie de nuestro planeta con facilidad. Sin el campo magnético, la Tierra habría perdido su atmósfera y océanos poco después de su formación, convirtiéndose en un desierto helado sin posibilidad de vida.
Recientementem, los científicos descubrieron pruebas de que hace 591 millones de años el campo magnético terrestre casi desapareció. Su intensidad permaneció baja durante 26 millones de años. Paradójicamente, un nuevo estudio sugiere que este colapso permitió la aparición de los primeros animales y quizás incluso la posterior llegada del ser humano.
El Origen del Campo Geomagnético
El campo geomagnético se origina en el núcleo externo de nuestro planeta. A diferencia del núcleo interno, el núcleo externo es líquido y se está enfríando y solidificando lentamente. En la frontera entre ambos núcleos, la temperatura alcanza aproximadamente 6000 grados Celsius, comparable a la superficie del Sol, mientras que en la frontera con el manto terrestre desciende a unos 4000 grados Celsius. Esta diferencia de temperatura permite la convección en el núcleo externo, donde el líquido caliente y menos denso asciende hacia el borde exterior, se enfría y vuelve a descender. La convección en el núcleo da lugar al geodinamo, el proceso que genera el campo magnético de la Tierra.
Desde la formación de nuestro planeta, todo el núcleo terrestre era líquido y se ha ido enfriando continuamente. Las estimaciones de la edad del núcleo interno sólido oscilan entre 2 mil millones y 500 millones de años.
Campo geomagnético. Fuente: NASA.
Evidencias Geológicas
La intensidad del campo geomagnético depende de la intensidad de la convección en el núcleo de la Tierra. Las rocas magnetizadas antiguas atestiguan la existencia del campo magnético en el pasado y, por ende, del núcleo líquido.
Las pruebas más antiguas provienen de rocas en las colinas Jack Hills en Australia Occidental, que contienen circón, un mineral de hasta 4,4 mil millones de años de edad. En él, los científicos encontraron diminutas inclusiones de magnetita que indican que la intensidad del campo magnético terrestre aumentó significativamente entre hace 4,2 y 3,3 mil millones de años cuando alcanzó niveles cotidianos.
En el cratón de Kaapvaal en Sudáfrica, los científicos encontraron rocas magmáticas llamadas plutones, formadas hace 3,45 mil millones de años, que muestran que la intensidad del campo magnético terrestre en ese momento era del 50% del valor actual. Aunque la intensidad del campo geomagnético cambia constantemente, el análisis de rocas de otras partes de Sudáfrica muestra que hace 2 mil millones de años su intensidad era similar a la actual.
El Colapso del Campo Geomagnético
Por eso, los científicos se sorprendieron al descubrir rocas en Quebec, Canadá, y en el sur de Uruguay que muestran que hace 591 millones de años, en el período ediacárico, el campo geomagnético se debilitó drásticamente. Su intensidad reducida a una décima e incluso a una trigésima parte del valor actual se mantuvo durante 26 millones de años. Algunos investigadores hablan, por tanto, de un colapso del campo magnético terrestre.
Los científicos creen que el débil campo geomagnético fue el resultado del enfriamiento del núcleo líquido de la Tierra hasta hace 591 millones de años, lo que detuvo la convección y por ente el proceso de dinamo. Hacia el final de este período, el núcleo se enfrió lo suficiente como para que la materia en su centro comenzara a solidificarse. Esto liberó energía latente, que calentó el núcleo líquido restante, reactivando el proceso de dinamo y reviviendo el campo magnético.
Impacto en la Evolución de la Vida
El período de campo magnético extremadamente débil coincide con un aumento en la concentración de oxígeno en la atmósfera y los océanos, lo que provocó un auge de la fauna ediacariense: los primeros animales macroscópicos capaces de moverse. Los científicos intentan determinar si estos eventos están relacionados y cómo podría haber contribuido el débil campo magnético al surgimiento de los primeros animales.
La concentración de oxígeno en la atmósfera y los océanos es crucial para el desarrollo de formas de vida complejas. Los organismos microscópicos pueden sobrevivir con concentraciones de oxígeno mucho menores que las actuales, pero el metabolismo de los animales macroscópicos requiere concentraciones más altas de este gas.
Fauna ediacarense. Fuente: Wikipedia.
Mecanismos Propuestos
Los científicos han propuesto varios mecanismos que podrían haber incrementado la concentración de oxígeno durante ediacarán. Debido al campo geomagnético más débil, la magnetosfera, que nos protege del viento solar, se habría reducido. La frontera entre la magnetosfera y el viento solar podría haberse acercado tanto a la Tierra que se incrementaron significativamente las pérdidas de hidrógeno atmosférico, arrastrado al espacio interplanetario por el viento solar. La pérdida masiva de hidrógeno habría provocado un aumento en las concentraciones de los demás gases en la atmósfera, incluido el oxígeno.
Un campo geomagnético débil también habría permitido que los protones de altas energías, provenientes principalmente del Sol o de regiones distantes de nuestra galaxia, penetraran más profundamente en la atmósfera. Esto habría aumentado la concentración de óxidos de nitrógeno (NOx) en la atmósfera superior, debilitando la capa de ozono y aumentando la radiación ultravioleta en la superficie terrestre. Esta radiación habría descompuesto las moléculas de agua de la superficie oceánica en hidrógeno y oxígeno, aumentando aún más la pérdida de hidrógeno y la producción de oxígeno.
Conclusión
El debilitamiento del geodinamo en el núcleo de la Tierra hace 591 millones de años desencadenó una serie de procesos que llevaron al aumento de la concentración de oxígeno en la atmósfera y los océanos. Estos cambios crearon las condiciones necesarias para el desarrollo de formas de vida más complejas, permitiendo el desarrollo de la fauna ediacariense y sentando las bases para el desarrollo de los animales, incluido el ser humano. Comprender estos mecanismos mejora nuestra comprensión de cómo el campo geomagnético influye en las condiciones para la vida y mantiene los procesos vitales en la Tierra.
Lecturas complementarias para los más curiosos
- John A. Tarduno et al., A Hadean to Paleoarchean geodynamo recorded by single zircon crystals.Science349,521-524(2015).DOI:10.1126/science.aaa9114
- John A. Tarduno et al., Geodynamo, Solar Wind, and Magnetopause 3.4 to 3.45 Billion Years Ago. Science327,1238-1240(2010).DOI:10.1126/science.1183445
- Bono, R.K., Tarduno, J.A., Nimmo, F. et al. Young inner core inferred from Ediacaran ultra-low geomagnetic field intensity. Nature Geosci 12, 143–147 (2019). https://doi.org/10.1038/s41561-018-0288-0
- Huang, W., Tarduno, J.A., Zhou, T. et al. Near-collapse of the geomagnetic field may have contributed to atmospheric oxygenation and animal radiation in the Ediacaran Period. Commun Earth Environ 5, 207 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01360-4
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