El manto de la Tierra pudo haber generado el campo magnético temprano del planeta

Publicado el 15 de marzo en la revista 'Earth and Planetary Science Letters', el estudio de los investigadores de Scripps Institution of Oceanography, Dave Stegman, Leah Ziegler y Nicolas Blanc proporciona nuevas estimaciones para la termodinámica de la generación de campos magnéticos dentro de la porción líquida del manto de la Tierra primitiva y muestran durante cuánto tiempo estuvo disponible ese campo.

El documento brinda una "oportunidad de abrir puertas" para resolver inconsistencias en la narrativa de los primeros días del planeta. Significativamente, coincide con dos nuevos estudios de geofísicos de la UCLA y la Universidad Estatal de Arizona que amplían el concepto de Stegman y lo aplican de nuevas maneras.

"Actualmente no tenemos una gran teoría unificadora sobre cómo la Tierra ha evolucionado térmicamente --dice Stegman--. No tenemos este marco conceptual para comprender la evolución del planeta. Esta es una hipótesis viable".

Este trío de estudios son los últimos desarrollos en un cambio de paradigma que podría cambiar la forma en que se entiende la historia de la Tierra.

Ha sido un principio fundamental de la geofísica que el núcleo externo líquido de la Tierra siempre ha sido la fuente de la dinamo que genera su campo magnético. Los campos magnéticos se forman en la Tierra y otros planetas que tienen núcleos líquidos y metálicos giran rápidamente y experimentan condiciones que hacen posible la convección del calor.

En 2007, investigadores en Francia propusieron una desviación radical de la suposición de datos de que el manto de la Tierra se ha mantenido completamente sólido desde los inicios del planeta. Argumentaron que durante la primera mitad de la historia de 4.500 millones de años del planeta, el tercio inferior del manto de la Tierra habría tenido que estar fundido, lo que ellos llaman "el océano de magma basal".

Seis años más tarde, Stegman y Ziegler ampliaron esa idea, publicando el primer trabajo que muestra cómo esta porción alguna vez líquida del manto inferior, en lugar del núcleo, podría haber excedido los umbrales necesarios para crear el campo magnético de la Tierra durante ese tiempo.

El manto de la Tierra está hecho de material de silicato que normalmente es un conductor eléctrico muy pobre. Por lo tanto, incluso si el manto más bajo fuera líquido durante miles de millones de años, los movimientos rápidos de fluidos en su interior no producirían grandes corrientes eléctricas necesarias para la generación de campos magnéticos, de forma similar a cómo funciona actualmente la dinamo de la Tierra en el núcleo. El equipo de Stegman afirmó que el silicato líquido en realidad podría ser más conductor de electricidad de lo que generalmente se creía.

"Ziegler y Stegman propusieron por primera vez la idea de una dinamo de silicato para la Tierra primitiva", asegura el geofísico de UCLA, Lars Stixrude. La idea se acogió con escepticismo porque sus resultados iniciales "mostraron que una dinamo de silicato solo era posible si la conductividad eléctrica del líquido de silicato era notablemente alta, mucho más alta que la medida en líquidos de silicato a baja presión y temperatura".

Un equipo de científicos dirigido por Stixrude utilizó por primera vez cálculos de mecánica cuántica para predecir la conductividad del líquido de silicato en las condiciones basales del océano de magma.

Según Stixrude, se encontraron valores muy grandes de conductividad eléctrica, lo suficientemente grandes como para sostener una dinamo de silicato. El estudio de la UCLA apareció en la edición del 25 de febrero de 'Nature Communications'.

En otro artículo, el geofísico Joseph O'Rourke aplicó el concepto de Stegman para considerar si es posible que Venus haya generado en un punto un campo magnético dentro de un manto fundido.

Estos nuevos estudios son signos de que la premisa está empezando a afianzarse, pero aún está lejos de ser ampliamente aceptada.

"Nadie lo va a creer hasta que lo hagan ellos mismos y ahora otros dos científicos altamente estimados lo hayan hecho ellos mismos", comenta Stegman.

Según O'Rourke, los estudios pioneros de Dave Stegman y sus colaboradores inspiraron directamente su trabajo en Venus. "Su reciente artículo ayuda a responder una pregunta que molestó a los científicos durante muchos años: ¿cómo ha sobrevivido el campo magnético de la Tierra durante miles de millones de años?", reflexiona.

Si la premisa de Stegman es correcta, significaría que el manto podría haber proporcionado el primer escudo magnético del joven planeta contra la radiación cósmica. También podría apuntalar estudios sobre cómo evolucionó la tectónica en el planeta más adelante en la historia.

"Si el campo magnético se generó en el manto inferior fundido sobre el núcleo, entonces la Tierra tenía protección desde el principio y eso podría haber hecho posible la vida en la Tierra antes", sugiere Stegman.

"En última instancia, nuestros documentos son complementarios porque demuestran que los océanos basales de magma son importantes para la evolución de los planetas terrestres --concluye O'Rourke--. El océano de magma basal de la Tierra se ha solidificado, pero fue clave para la longevidad de nuestro campo magnético".