Magnetosfera Terrestre: El Escudo Invisible

La Magnetosfera Protege Nuestro Planeta

La Magnetosfera Terrestre es el espacio que rodea la Tierra más allá de las capas de la atmósfera, entre 700 y 65.000 km de la superficie. Esta frontera (Magnetopausa) es la membrana que nos aísla del espacio interplanetario dominado por el viento solar.

En esta zona llamada Cinturón de Van Allen, similar a un capullo que rodea la Tierra, las partículas energéticas (protones, electrones) se distribuyen alrededor de la Tierra según la fuerza del campo magnético. El campo magnético actúa como una pantalla que desvía la corriente eléctrica del Viento Solar, que luego fluye fuera de la magnetosfera. El viento solar está compuesto principalmente de iones y electrones cargados con una energía considerable y expulsados a una velocidad de ≈450 km/s por las reacciones termonucleares de nuestra estrella.

La presión del viento solar comprime la parte de la magnetosfera terrestre que enfrenta al Sol y estira la región de la magnetosfera situada en la parte trasera, opuesta al Sol. La magnetosfera de la Tierra fue descrita en 1958 durante mediciones realizadas por contadores Geiger a bordo del primer satélite estadounidense Explorer 1.

El cinturón de Van Allen consta de dos partes con características diferentes. La primera, más cercana a la Tierra, se encuentra entre 700 y 10.000 km de altitud y está compuesta principalmente de protones de alta energía. La segunda, la parte exterior más vasta, se encuentra entre 13.000 y 65.000 km de altitud y está compuesta de electrones de alta energía.

La Superficie Terrestre Nunca es Golpeada Directamente

Todas las partículas energéticas circulan a gran velocidad y son continuamente devueltas hacia los polos de la magnetosfera. Así, el viento solar nunca golpea directamente la superficie de la Tierra. Por lo tanto, vivimos en una burbuja magnética protegida de las radiaciones solares mortales.

Pocos humanos han estado del otro lado de la magnetosfera frente a las radiaciones solares mortales; solo los astronautas de Apolo que fueron a la Luna cruzaron el cinturón de Van Allen. Incluso con un blindaje protector, la exposición de los astronautas estuvo limitada a menos de una hora.

El Escudo Magnético Evoluciona

El Escudo Magnético no es homogéneo; evoluciona continuamente y cambia con el tiempo debido a fenómenos físicos complejos que ocurren en el núcleo.

El campo geomagnético generado a más de 3.000 km bajo la superficie emerge del polo magnético sur, rodea todo el planeta y se sumerge bajo tierra hacia el núcleo en el polo magnético norte. La mayor parte de la radiación fluye a lo largo de la magnetosfera sin alcanzar la superficie terrestre, pero una pequeña parte se infiltra en los polos sur y norte, donde el campo geomagnético es más débil. Esto corresponde a una zona anular llamada "zona auroral," actualmente situada entre 65 y 75° de latitud magnética.

Cuando las partículas solares se infiltran en estos anillos, chocan con los gases neutros de la atmósfera, produciendo fenómenos luminosos coloridos. Cuanto más potente es el viento solar, más espectaculares son estos velos luminosos. Estos velos característicos aparecen como una cortina de luz difusa que se desplaza muy rápidamente y se intensifica hasta hacer aparecer enormes rayos de luz impresionantes. La longitud de la aurora puede medir varios miles de kilómetros, pero su anchura generalmente no supera los 100 metros.

Anomalía del Atlántico Sur

Existe un lugar en la Tierra que está mal protegido, donde el campo magnético se ha debilitado considerablemente. Esta zona se encuentra frente a las costas de Brasil y se llama la Anomalía del Atlántico Sur (SAA); cubre un área de ≈2.780 km por 2.780 km y no deja de expandirse.

Los científicos han notado que las radiaciones solares penetran más profundamente en la alta atmósfera y se acercan cada vez más a la superficie terrestre. A la altitud donde vuelan los aviones, las radiaciones solares ya están menos filtradas. A 560 km de altitud, ciertos instrumentos del Telescopio Espacial Hubble se apagan durante el paso por la zona.

Un estudio sobre magnetitas fijadas en antiguas cerámicas de arcilla mostró que hace 400 años, el campo magnético terrestre era un 10% más fuerte que hoy. Antes de cada inversión del campo magnético terrestre, hay una disminución de su intensidad. Si la SAA es una manifestación de la inversión del campo magnético, ¡asistiremos a una nueva inversión!

La evolución del campo geomagnético a lo largo de miles de años ha sido analizada en núcleos de lava volcánica, ya que la lava enfriada conserva la orientación y la fuerza del campo magnético de la época. Así, muestran las inversiones de polarización del campo. Los geofísicos han identificado muchas durante los últimos 28 millones de años, y cada vez la intensidad del campo disminuye de manera significativa. La última inversión ocurrió hace 750.000 años, y muchos científicos creen que actualmente estamos asistiendo a una nueva e inminente inversión. Veremos cada vez más auroras polares en lugares donde antes no las había.

¿Dónde se Genera el Campo Magnético?

El campo geomagnético de la Tierra probablemente es generado por las interacciones entre el núcleo interno y externo, ricos en hierro, que crean una dinamo gigante. Esta dinamo genera un campo magnético potente y estable donde los flujos magnéticos emergen del polo sur del núcleo y regresan a la esfera terrestre por el polo norte.

En el núcleo terrestre, las corrientes del núcleo interno sólido calientan el núcleo externo líquido, creando corrientes de partículas alrededor del metal fundido que suben y bajan lentamente. Debido a la rotación terrestre, las corrientes giran sobre sí mismas, creando el campo magnético que emerge en la superficie y se extiende en el espacio circundante.

N.B.: Mediciones en muestras de meteoritos marcianos han mostrado que Marte debe haber perdido su campo magnético. Durante los primeros 50 millones de años, Marte tenía un campo magnético potente. Expuesto a los vientos solares, Marte se convirtió en el planeta rojo estéril que conocemos hoy. Al ser dos veces más pequeño que la Tierra, se enfrió más rápido y la dinamo se detuvo.