ZOOM
GALERÍA
0 COMENTARIOS

El origen del campo magnético está asociado al origen de la vida en el planeta

Los yunques de diamante podrían tener la respuesta sobre el origen del campo magnético terrestre… o no

¿Qué hace que la Tierra sea un lugar tan especial? ¿Por qué hay vida aquí y no en otros cuerpos cercanos como Marte? El “milagro” de nuestro planeta azul es una suerte de confluencia de muchos factores, desde la distancia al Sol hasta las características de la atmósfera, sin embargo hay un elemento que resulta clave en la capacidad de la Tierra para albergar y mantener la vida, y esa clave está en las características del núcleo, gracias a las cuales se ha podido generar un campo magnético alrededor nuestro.

Los investigadores se preguntan cómo surgió ese campo magnético en el planeta. Básicamente, estudiar el núcleo de hierro directamente es, en estos momentos, una misión imposible, dado que se encuentra a una profundidad de casi 3.000 kilómetros, con una espesa y dura capa de roca que atravesar. Así es que para conocer mejor las condiciones a las que debe estar la materia ahí abajo, los científicos recurren a unas herramientas muy particulares: los yunques de diamante.

En un laboratorio, un yunque de diamante y un láser permiten calentar y comprimir el hierro de tal manera, que prácticamente se pueden recrear las condiciones de temperatura y presión a la que se encuentra ese hierro en el centro de la Tierra. Hasta aquí dan ganas de gritar: ¡Hurra, lo hemos conseguido! El problema es que, después de realizar los experimentos, los resultados han sido tan contradictorios que ahora los científicos están confundidos.

La controvertida edad del campo magnético

Para comenzar hay que saber que el campo magnético de la Tierra se genera por un efecto dinamo: los metales líquidos con conductividad eléctrica que hay en el núcleo exterior del planeta se agitan y convergen debido al calor, igual que lo hace el agua que hierve en un cazo. La fuerza de esa convección dependerá de la cantidad de calor que fluye desde el núcleo exterior hasta el manto de la Tierra y este, a su vez, depende de la conductividad térmica del hierro y sus aleaciones.

El planeta ya lleva unos cuantos millones de años de vida, y se sabe que aunque no es un planeta viejo, tampoco es ya joven. El planeta, núcleo incluido, está enfriándose. Si los expertos en materia condensada fuesen capaces de determinar la temperatura actual del núcleo de la Tierra y la conductividad térmica del hierro, podrían hacer estimaciones sobre cómo el tiempo ha hecho evolucionar  temperatura del núcleo y el campo magnético.

¿Dónde está el problema? En que los científicos aún no conocen la conductividad térmica que tiene el hierro a altas presiones y temperaturas. En un principio se pensó que el hierro del núcleo externo debía tener una conductividad térmica baja. Si eso fuese así, el núcleo externo se iría enfriando poco a poco con el tiempo, por lo que esa dinamo causante del campo magnético estaría funcionando desde el comienzo de la historia del planeta, aproximadamente unos 4.000 millones de años.

Al realizar los cálculos con los nuevos métodos de medición lo que se ha visto le da prácticamente la vuelta a lo que se suponía. Los resultados hablan de una alta conductividad térmica del hierro, lo que significaría que el campo magnético de la Tierra sólo existiría desde los últimos 1.000 millones de años.

Nuestro modelo sobre la evolución de la vida en el planeta depende, entonces, de conocer bien si la conductividad térmica del hierro es alta o baja. Dado que es el campo magnético el que protege la hidrosfera y la atmósfera del ataque destructivo de los rayos solares, que podrían acabar con el agua, saber desde cuándo existe podría marcarnos un importante hito para establecer la cronología de la vida en la Tierra. Sin un campo magnético que rodee el planeta se tiene un cuerpo seco como Marte, y el nuestro no lo es. Los investigadores afirman que es necesario algo más que un campo magnético para sostener la vida, pero parece ser que no puedes sostener la vida sin un campo magnético. Así que la pregunta sigue en el aire, porque campo magnético y vida están íntimamente vinculados.

Los científicos se cuestionan ahora si no habría que investigar más a fondo si pudo haber otras formas de que la Tierra generara un campo magnético antes de esos 1.000 millones de años, de forma independiente a la evolución térmica. Quizá, sugieren, conforme el núcleo interno de la Tierra se solidificaba, iba expulsando elementos más ligeros, agitando el núcleo externo y haciendo que la dinamo de la Tierra se moviera más.

El yunque de diamante

El experimento con el yunque de diamante consiste en colocar algunas muestras de apenas un par de micrones bajo presión extrema, apretándolas entre los yunques, que apenas tienen unos milímetros de espesor. Al mismo tiempo son calentados a muy altas temperaturas mediante láser a través de los diamantes. Las muestras son tan pequeñas que las mediciones resultan muy difíciles y hay que controlar en todo momento que el calentamiento es uniforme, que nada se mueve, que las muestras están centradas y planas y que la cámara donde todo se realiza está libre de agua y de cualquier otra impureza. También el pulso láser ha de ser extremadamente preciso, ni muy largo ni muy fuerte.

No es una prueba fácil de realizar. Hace una década la prueba era, lo que se dice, imprecisa. Si varios grupos realizaban el mismo experimento, los resultados podían ser totalmente opuestos. Ahora, el desarrollo de los láseres ha avanzado tanto que resultan mucho más estables eficientes y baratos, pero las discrepancias en los resultados se siguen produciendo. no hace mucho dos grupos de investigadores usaron el yunque de diamante y calentaron por láser muestras más pequeñas que un grano de arena a temperaturas superiores a los 4.000 grados kelvin y presiones por encima de 1 millón de atmósferas. Usaron métodos distintos para medir la conductividad térmica del hierro, y los resultados fueron totalmente contradictorios.

En los experimentos realizados en el Instituto Tecnológico de Tokio, los resultados sobre la conductividad térmica del hierro arrojaba cifras relativamente altas, de unos 90 vatios por metro kelvin. Sin embargo, en el Instituto Carnegie para la Ciencia, las cifras fueron relativamente bajas, de 18-44 vatios por metro kelvin. ¿Por qué? La verdad es que no se sabe. Quizá el problema sea de la geometría de la célula del yunque de diamante o sobre la incidencia de la luz al calentar, pero para descartar errores, en próximos experimentos intentarán medir las conductividades térmicas de otros metales, a fin de afinar el proceso que les lleve, finalmente, al dato que clave que necesitan en este rompecabezas sobre el origen de la vida en la Tierra: ¿Cuál es la conductividad térmica del hierro?

Fuente e imagen: pnas.org

No comments yet.

Deja un comentario