Francis en ¡Eureka!: La rotación del núcleo de la Tierra

Dibujo20140228 inner core - earth - rotation

Mi nuevo podcast para La Rosa de los Vientos ya está disponible. Como siempre una transcripción libre.

En la película “El núcleo” de 2003 el núcleo de la Tierra deja de rotar y el campo magnético terrestre desaparece. ¿Cuál es el origen del campo magnético de la Tierra? La estructura interna de la tierra está formada tres capas: la corteza, el manto y el núcleo, a su vez dividido en dos partes, el núcleo externo que es líquido y el núcleo interno sólido. El núcleo de la Tierra (conocido como NiFe) está compuesto por hierro, con 5-10% de níquel y trazas de otros elementos más ligeros. El núcleo interno sólido tiene un tamaño similar a la Luna y el núcleo externo Tiene un radio mayor que el planeta Marte. El campo magnético de la Tierra está generado por los movimientos convectivos del fluido del núcleo externo como el movimiento del agua caliente en una cacerola. Su velocidad promedio es de un milímetro por segundo y cuando el fluido corta las líneas de campo magnético genera un voltaje que refuerza el campo magnético original. Las diferentes zonas convectivas rotan en sentidos diferentes (horario y antihorario) produciendo campos magnéticos en direcciones opuestas. La dirección total del campo magnético terrestre es el sentido “dominante”. Como es muy proceso dinámico muy complicado, periódicamente las zonas “no dominantes” ganan a las “dominantes” y el campo magnético se invierte. La inversión de la polos del campo magnético terrestre “más reciente” ocurrió hace unos 780 mil años hacia el estado que ahora llamamos “normal”.

El artículo técnico es Philip W. Livermore, Rainer Hollerbach, and Andrew Jackson, “Electromagnetically driven westward drift and inner-core superrotation in Earth’s core,” PNAS, AOP Sep 16, 2013. Más información divulgativa en español en “El núcleo interno terrestre gira hacia el este y el externo hacia el oeste,” Europa Press, 17 Sep. 2013.

Durante la inversión el campo magnético se anula, ¿durante este momento el movimiento del núcleo se para como se afirma en la película “El núcleo”? En ningún momento el movimiento convectivo del núcleo externo líquido se para durante la inversión, aunque el campo magnético terrestre se reduce a cero cuando las zonas “no dominantes” igualan a las “dominantes”. El núcleo interno sólido también está en rotación y no se ve afectado por los cambios convectivos del núcleo externo, por lo que su movimiento de rotación no cambia durante las inversiones. La Tierra ha tenido campo magnético al menos durante los últimos 3000 millones de años, siendo siempre dipolar, con un polo norte y un polo sur (que no coinciden con los polos geográficos). Durante los “breves” lapsos en los que se produce la inversión (unos miles de años), el campo magnético se vuelve cada vez más débil hasta que se vuelve cero, pero vuelve a crecer poco a poco, pero invertido, porque los movimientos convectivos nunca paran. La especie humana ha sobrevivido en el pasado a muchas inversiones y no hay ninguna señal paleontológica que indique que haya sufrido ningún tipo de catástrofe o efecto apocalíptico.

¿Pueden los físicos predecir cuando será la próxima inversión del campo magnético? Por desgracia no podemos. Como predecir terremotos o predecir cuando un volcán entrara en erupción, predecir cuando ocurrirá la próxima inversión no es posible debido a la gran complejidad de la física del núcleo. Esta semana ha sido noticia un avance importante en nuestra comprensión del movimiento del núcleo. Se ha resuelto un enigma que tenía 300 años. Edmund Halley descubrió en 1692 que el campo geomagnético de la Tierra gira hacia el oeste y asoció dicho movimiento al sentido de giro de un posible núcleo de la Tierra. Halley se preguntó en qué sentido gira el núcleo interno de la Tierra. Gracias a simulaciones en superordenadores se publica en la revista PNAS (Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EEUU) una solución a este enigma: el núcleo interno de la Tierra (que es sólido) gira hacia el este y gira más rápido que el resto del planeta, lo que se llama superrotación, mientras que el núcleo externo (que es líquido) gira hacia el oeste a una velocidad menor que la del planeta. Lo han descubierto científicos de la Universidad de Leeds, en Reino Unido, han usado el superordenador Monte Rosa del Centro Nacional de Supercomputación de Suiza en Lugano (Suiza) y han usado simulaciones 100 veces más precisas que sus predecesores.

El fenómeno de la superrotación del núcleo interno es muy curioso, ¿ha sido observado en los experimentos? Ya desde hace unas décadas se observó gracias a las medidas de los sismógrafos durante los terremotos. Sin embargo, los detalles de como influía en el movimiento del eje del campo magnético no se conocían. Los datos arqueológicos, como las medidas del campo magnético en rocas con una antigüedad de cientos a miles de años indican que el movimiento del eje del campo geomagnético no siempre no siempre fue hacía al oeste y que en últimos 3000 años hubo periodos en los que fue hacia el este. Los nuevos resultados mediante el superordenador Monté Rosa confirman este hecho. Por supuesto este fenómeno es muy complejo y todavía no somos capaces de usar esta información para predecir cuando cambiará la dirección del movimiento de nuevo y cuando será la próxima inversión. Ello no quita que el nuevo estudio sea un gran avance en este campo.


10 Comentarios

Participa Suscríbete

Francisco Javier MartínFrancisco Javier Martín

Muy interesante, gracias Francis. Un pequeño detalle: nuestra especie tiene unos 200.000 años (hasta que se adapte a la nueva taxonomía sistemática), por lo que, si la última inversión fue hace 780.000 años, por entonces eran otras especies humanas las que poblaban la Tierra, Homo erectus y H. antecessor entre ellas. Pero sí es cierto que, desde el origen de la humanidad, esto es, del género Homo hace unos 2,5 millones de años, han habido bastantes inversiones de los polos magnéticos.

elrezad

Sólo un apunte; Si no me equivoco, todavía no se sabe cómo son las inversiones. Del artículo de Glatzmaiers (http://www.nature.com/nature/journal...7203a0.html ) (que solo es una simulación con condiciones no del todo reales) se observan varios escensarios; Uno es que los polos se vayan desplazando hasta acabar invertidos (de hecho, los polos magnéticos se mueven a una velocidad de 50 km/año http://www.ngdc.noaa.gov/geomag/Geom...Poles.shtml ), pero sin variar su valor. El otro caso es que la componente más fuerte del campo magético (la dipolar) se vaya a cero y vuelva a crecer en sentido opuesto, pero manteniéndose las otras componentes (la cuadripolar, que no es tan fuerte).

De todas formas, siempre me ha quedado la espinita de ver si hay alguna correlación entre extinciones e inversiones. ¿Alguien conoce algún estudio?

nachonacho

Me ha gustado el resumen que has presentado sobre algo tan interesante como es la evolución del campo magnético terrestre. El modelo propuesto hace mucho tiempo (dínamo automantenida) se ha validado recientemente gracias a costosas simulaciones numéricas.
Pero me gustaría señalar que el campo magnético terrestre no es dipolar sino que tiene componentes multipolares de orden superior (ver International Geomagnetic Reference Field, IGRF-11), incluyendo hasta trece contribuciones multipolares con coeficientes variables con el tiempo (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/1...04804.x/pdf). Por eso no es correcto decir que durante una inversión el campo se anula durante algunos miles de años. Es más correcto decir que el campo invierte su dirección a lo largo de un periodo de tiempo largo, y no simultáneamente en toda la Tierra. Es decir, la protección o escudo magnético en la Tierra frente al viento solar no deja de estar presente, aunque más debilitada. Podemos pensar que si eso no fuera así la vida en la Tierra habría pasado por grandes catástrofes en cada inversión. Es esa una de las razones por las que se investiga con tanto detenimiento el débil o casi nulo campo magnético de Marte, de cara a verificar la posibilidad de vida en ese planeta.

emulenewsemulenews

Gracias, Nacho, tienes razón, tendría que haber mencionado que la dipolaridad es una aproximación y destacar la multipolaridad.

Dr. WegenerDr. Wegener

Si no estoy equivocado, hace poco se analizaron unas coladas de lava por Canadá no recuerdo de qué era geológica y dejaban abierta la posibilidad de que la inversión del campo magnético (al menos en esa ocasión) pudiese durar *horas*, no más o menos siglos como indican otros registros.

Lo que no me queda claro es la rotación del núcleo terrestre, o muy mal entiendo la noticia (que ya vi así en otras fuentes), o algo no me encaja. La Tierra entera gira hacia el este (o sentido antihorario vista desde el polo norte), por tanto el núcleo interno también lo hace sólo que ligeramente más rápido (algo que siempre estuvo ahí por unas u otras causas, otra cosa que está meridianamente clara es que el núcleo interno tiene claramente estructuras diferenciadas por el análisis de las ondas sísmicas), pero que el núcleo externo rote *en sentido contrario* al planeta eso ya me cuesta mucho de digerir. ¿Es que realmente gira en sentido contrario o es que lo hace más lentamente -pero también hacia el este- creando un efecto relativo al núcleo interno y el manto de que gira hacia el oeste? Es que me rechina el modelo como que mucho.

chanchoman

pero no que sin campo magnetico (son horas? dias, meses? los que es cero o casi cero??) la atmosfera es “barrida” por el viento solar?? y por eso marte nunca podría ser terraformado pues no tiene campo magentico???

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>