El campo magnético terrestre se invierte con más frecuencia de lo que creíamos

Yves Gallet se cernía sobre una escarpada ladera rocosa del nordeste de Siberia; un río de aguas turquesas discurría pausadamente por el paisaje ondulado que se extendía a sus pies. Pero Gallet, del Instituto de Física del Globo de París, Francia, contemplaba las rocas con un objetivo en mente: descifrar la historia del campo magnético de la Tierra.

Esta burbuja protege la Tierra de la radiación que mana constantemente del Sol. En la historia de 4600 millones de años del planeta, este campo se ha invertido con frecuencia, cambiando el norte y el sur magnéticos, y algunas investigaciones apuntan a que podría haber otra inversión en el horizonte geológico. Aunque el miedo ante un inminente apocalipsis geomagnético es exagerado, una inversión magnética podría tener consecuencias perjudiciales, como un aumento de la exposición a la radiación o perturbaciones tecnológicas. Por eso comprender la historia de estas inversiones no es mera curiosidad científica.

Gallet y sus colegas han hallado pruebas de una de las mayores frecuencias de inversión del campo magnético documentadas hasta la fecha. Durante esta época de caos, detallada en una publicación reciente en Earth and Planetary Science Letters, el planeta sufrió 26 inversiones de los polos magnéticos cada millón de años, cifra que quintuplica la tasa observada en los últimos 10 millones de años.

Joseph Meert, paleomagnetista de la Universidad de Florida que no formó parte del equipo del estudio, explica que el resultado se suma a un conjunto creciente de pruebas que sugieren que el campo magnético del planeta puede invertirse con más frecuencia de la que se consideraba posible. Dicha investigación está llenando poco a poco el irregular registro magnético de la Tierra, lo que ayudará a los científicos a comprender los tiempos y los motivos de estas inversiones geomagnéticas y quizá incluso aluda a los efectos de los antiguos periodos de hiperactividad en la vida primitiva.

Los inquietos polos terrestres

El campo magnético de la Tierra está cargado debido al revoltijo de níquel y hierro fundido del núcleo externo de nuestro planeta, que se encuentra a casi 2900 kilómetros de profundidad. Con el paso del tiempo, los cambios del campo han quedado registrados en minerales abundantes en hierro en sintonía con las influencias magnéticas, que pueden quedar atrapados en forma de rocas sedimentarias o lava enfriada, como las diminutas agujas de una brújula congeladas en el tiempo.

Según este registro rocoso, nuestros polos no se han invertido en unos 780 000 años, pero han atravesado periodos de inquietud en el pasado, invirtiéndose cada 200 000 años aproximadamente. También hay periodos prolongados en los que los polos han permanecido inmóviles, como un tramo del Cretácico de 40 millones de años, hace unos 100 millones de años.

¿Qué frecuencia pueden alcanzar estas inversiones? Para obtener respuestas, Gallet y sus colegas viajaron en helicóptero, en balsa hinchable y a pie por barrancos precarios que datan de un periodo con muestras escasas del Cámbrico Medio, hace unos 500 millones de años. Las arenas que componían esta región se asentaron en un antiguo mar cálido y poco profundo, con minerales magnéticos atrapados en forma de sedimentos que descendieron al fondo del mar y se compactaron, formando nuevas capas de roca.

Gallet y sus colegas visitaron este lugar a principios de la década del 2000 y tomaron unas 119 muestras de la pared rocosa casi vertical. Su trabajo desveló un periodo del Cámbrico Medio en el que se produjeron al menos entre seis y ocho inversiones del campo cada millón de años.

«No nos esperábamos una frecuencia de inversión tan alta», escribe Gallet por email, insistiendo en que, para aquella época, más de cuatro o cinco inversiones se consideraba una cantidad elevada. Esta tasa hizo que Gallet y sus colegas sospechasen que debían tomar más muestras. En el verano de 2016, volvieron y cortaron unos 550 bloques de roca por cada 10 a 20 centímetros. El análisis de las firmas magnéticas confirmó sus sospechas: a lo largo de los tres millones de años encapsulados en las muestras, detectaron la friolera de 78 inversiones del campo magnético.

«Esperábamos una frecuencia de inversión muy alta, pero no con un valor tan elevado», afirma Gallet. Además, indica que 22 de las muestras registran una única inversión, lo que apunta a que la frecuencia real podría ser aún mayor.

Hiperactividad

Por ahora, el nuevo estudio aporta más preguntas que respuestas. No está claro por qué el campo mostró tanta hiperactividad durante aquella época ni por qué se calmó tan rápidamente.

Una posibilidad es que estas inversiones estuvieran vinculadas al enfriamiento y la cristalización del núcleo interior sólido del planeta. Aunque muchos estudios sugieren que es probable que este proceso comenzara hace 600 o 700 millones de años, quizá las inversiones del Cámbrico Medio se debieran a un periodo posterior de formación del núcleo interno. Pero aún quedan muchas incógnitas.

«Cuesta mucho conocer el núcleo y su comportamiento», afirma la geóloga Annique Van der Boon, de la Universidad de Liverpool, que no formó parte del equipo del estudio. «No podemos verlo ni visitarlo».

El único periodo con inversiones comparativamente frecuentes, denominado Ediacárico, se produjo entre hace 550 y 560 millones de años, una época que curiosamente coincide con una extinción masiva, según indica Meert. Algunos estudios sugieren que el cambio repentino del campo magnético durante el Ediacárico fue muy débil, lo que podría haber expuesto a la vida terresre primitiva a unas condiciones terribles en superficie.

«Utilizando la jerga de Star Trek, nuestros escudos cayeron y permitieron que la radiación cósmica y otros tipos de radiación bombardearan la superficie de la Tierra», explica Meert. Quizá este exceso de exposición mató a las criaturas esponjosas del Ediacárico, muchas de las cuales eran incapaces de moverse para refugiarse de la luz del sol.

Pero ninguna extinción en masa coincide con estas nuevas inversiones propuestas del Cámbrico Medio, cuando la vida prosperaba en una miríada de formas. Sugiere que es posible que la evolución echara una mano a dichas criaturas, dando lugar a la explosión de animales que podían protegerse de los rayos solares perjudiciales creando madrigueras o de otras formas. Con todo, por ahora todo esto es una conjetura.

Incógnitas magnéticas

Un patrón curioso es que los cambios parecen mostrar cierto carácter cíclico, con periodos prolongados sin inversiones cada 150 millones de años aproximadamente. Entre estos plazos, el campo parece invertirse con una frecuencia de hasta cinco veces por cada millón de años, y estos periodos van acompañados de brotes de hiperactividad.

Meert afirma que, basándose en estos ciclos aproximados, parece que el campo magnético de la Tierra podría estar dirigiéndose hacia otro periodo de hiperactividad, pero advierte que aún hay mucha incertidumbre. Además, aunque hubiera una inversión en el horizonte, desde nuestra perspectiva se producen a cámara lenta, a lo largo de miles de años.

«No es como en una película en la que un día te despiertas y tienes una brújula que apunta al norte y al día siguiente apunta al sur», explica Meert.

Un reto importante a la hora de descifrar estos patrones es la irregularidad del registro. Las rocas antiguas quedan aplastadas y se transforman conforme los continentes colisionan, lo que enmascara muchos registros antiguos, según explica Van der Boon, que estudia registros de rocas mucho más dispersos que muestran un posible periodo de inversión elevada hace unos 400 millones de años.

«Sus datos me dan un poco de envidia porque son muy buenos», afirma.

Aunque los investigadores hicieron todo lo posible en condiciones difíciles, Florial Lhuillier, geomagnetista de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, explica que este resultado aún debe verificarse en otras partes del mundo para confirmar que era realmente un acontecimiento planetario. Además, también le gustaría ver la confirmación del registro en rocas volcánicas. Los minerales de dichas rocas pueden documentar de forma similar el campo magnético conforme la lava se enfría y se convierte en piedra. Sin embargo, los sedimentos quedan atrapados y compactados a medida que se convierten en roca y podrían sufrir alteraciones químicas. Esto podría modificar nuestra idea sobre las posiciones del campo.

Con todo, este último estudio brinda información intrigante sobre las travesuras magnéticas de nuestro planeta en el pasado y aporta un conjunto de datos nuevos sobre los que reflexionar. Según Courtney Jean Sprain, geocientífica de la Universidad de Liverpool, uno de los próximos pasos será combinar los datos con modelos informáticos «Ahora podemos empezar a ejecutar algunos de nuestros modelos y preguntarnos qué significa cada cosa».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.