Debajo de nuestros pies, en el fondo de la Tierra, el hierro líquido está produciendo el campo magnético que todos damos por sentado.

Pero de vez en cuando ese campo magnético invierte o cambia su polaridad . Lo que una vez fue el norte magnético se convierte en sur, y viceversa. Cuando estas inversiones tienen lugar, y por qué lo hacen, ha sido un misterio perdurable.

Pero nuestra nueva investigación muestra que existe una relación entre el campo magnético de la Tierra y la cantidad de suelo oceánico antiguo que desciende desde la superficie hacia el manto dúctil caliente debajo , a través de un proceso conocido como subducción.

(Kay Lancaster, Universidad de Liverpool)

Esta relación no solo nos dará una idea de cuántos retrocesos de campos magnéticos ocurren en un período de tiempo, sino que también nos permite comprender cuán rápido se mueve el manto (la capa de tierra entre la corteza y el núcleo).

Esto es importante porque el movimiento del manto es en última instancia responsable de producir casi todos los terremotos, volcanes y cadenas de montañas. Las plumas calientesdel manto también pueden ser responsables de las principales extinciones de las tierras .

Si podemos entender el funcionamiento del manto podemos tener una mejor idea de los fenómenos geológicos a largo plazo que afectan a nuestra especie.

Cementerio de placas de superficie

La tectónica de placas es la teoría científica de que la «litosfera» de la Tierra (el manto frío y superior y la corteza, que se sueldan) se divide en siete placas grandes y muchas más pequeñas. Las placas están formadas por el vulcanismo en los centros de expansión de la mitad del océano, como el Rift del Atlántico Medio .

Una vez en la superficie, la nueva litosfera se aleja de los centros de propagación y se enfría a lo largo de millones de años. Con el tiempo se vuelve más denso y, finalmente, la litosfera se hunde en el manto caliente en las zonas de subducción , como la que se encuentra al oeste de los Andes .

En este punto, las placas desaparecen de la superficie de la tierra. Pero los sismólogos afirman que las «losas» más frías de la litosfera se pueden identificar en el fondo del manto hasta 300 millones de años después de que hayan desaparecido de la superficie.

Las losas de la litosfera han descendido miles de kilómetros hacia abajo, desplazando vastos volúmenes de manto sólido en el proceso y formando un «cementerio de losas» justo encima del núcleo exterior de hierro líquido, mucho más denso.

Esto significa que las losas de la litosfera descienden hasta 2.890 km y es allí donde pueden influir en el movimiento del líquido de hierro en el núcleo subyacente .

Pero existe un gran desacuerdo con respecto a la cantidad de tiempo que les lleva a las losas hundirse lo suficiente como para afectar el núcleo. Las estimaciones han oscilado entre 50 y 250 millones de años.

Actividad magnética fosilizada del núcleo

El campo magnético de la Tierra ha persistido durante miles de millones de años, aunque su polaridad ha dado varias vueltas.

Debido a que el campo magnético deja una magnetización fosilizada en muchas rocas que se forman en la superficie de la Tierra, tenemos un «registro paleomagnético» de cómo el campo magnético de la Tierra ha cambiado con el tiempo.

También sabemos que la velocidad con la que ocurren estas inversiones ha variado mucho. Ocurrieron a un ritmo más rápido en el último millón de años que en los 100 m anteriores.

Y sigue siendo un gran misterio por qué la tasa de cambio de polaridad es muy variada.

El campo magnético de la Tierra se genera en el núcleo externo líquido mediante un proceso de dínamo que convierte el movimiento del fluido eléctricamente conductor en energía electromagnética.

Este proceso es similar en principio a la dínamo utilizada en una antorcha de cuerda. Por lo tanto, el núcleo de nuestra Tierra es sensible a la velocidad a la que pierde calor en el manto más frío que lo cubre.

Cuando las losas frías subducidas llegan al manto inferior, aumentan la velocidad de enfriamiento del núcleo y aceleran el movimiento del hierro líquido que contiene. Según los modelos numéricos , este movimiento adicional debería hacer que la tasa de reversiones también aumentara.

Entonces, ¿tal vez la tasa de inversión del campo magnético aumenta cuando ocurre más subducción en la superficie?

Si es así, entonces esperaríamos medir un retraso de tiempo entre la subducción y los cambios en la tasa de inversión porque las losas tienen que hundirse un largo camino antes de que afecten el núcleo.

Nuestro estudio tuvo como objetivo medir qué tan rápido las losas se hunden a través del manto sólido viscoso.

Para hacerlo, examinamos los registros tanto del «flujo de subducción» (área de las losas frías que ingresan al manto) como de la tasa de inversión de la polaridad geomagnética (con qué frecuencia se producen las volteadas). Los datos del flujo de subducción cubrieron los últimos 410 millones de años a partir de un modelo global de placas tectónicas.

Los datos de la tasa de reversión vinieron de una nueva compilación de 500 millones de años.

También utilizamos una compilación global de las edades de los granos de circonio (un tipo de mineral que aparece en las rocas ígneas que se forman sobre las losas subducidas), que también es probable que varíe con el flujo de subducción.

Cuando sometimos el flujo de subducción, los datos de la tasa de inversión magnética y la frecuencia de zirconio al análisis estadístico, encontramos una correlación significativa asociada con un retraso de «superficie a núcleo» de aproximadamente 120 millones de años.

Por lo tanto, es probable que el campo magnético de la Tierra se vea afectado por estas losas de la litosfera que se hunden.

La correlación no es perfecta e, incluso si lo fuera, no implica necesariamente una causalidad, ya que pueden estar en juego varios factores potencialmente confusos .

Pero es un resultado alentador, porque encaja con nuestras expectativas de cómo funciona la Tierra profunda y nos da un retraso que se encuentra en algún lugar en el medio de las estimaciones anteriores.

También hace una predicción única de que, debido a que el flujo de subducción disminuyó en los últimos 120 millones de años, se prevé que la tasa de reversión disminuirá en los próximos 120 millones de años.

El desafío ahora es descubrir qué tan rápido se mueve el manto. Si podemos entender los procesos antiguos y profundos que son responsables de los terremotos, los volcanes y las montañas, podemos tener una mejor comprensión de los fenómenos geológicos que afectan nuestra vida cotidiana