El campo magnético de la Tierra es generado por el núcleo externo de la Tierra, que está compuesto de hierro líquido.
El calor del núcleo interno, compuesto de hierro sólido, se transfiere al núcleo externo líquido mediante corrientes de convección. Las corrientes de convección hacen que el núcleo externo líquido gire de forma irregular pero ligeramente más rápida que la velocidad de rotación de la Tierra, creando una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica, a su vez, crea un campo magnético que se caracteriza por su dirección, significado e intensidad.
En la superficie terrestre, los minerales ferromagnéticos, como la magnetita (Fe3O4) y la hematita (Fe2O3), contenidos en las rocas de la corteza terrestre, tienen la capacidad de magnetizarse. Es cuando el basalto se forma por el rápido enfriamiento del magma emitido por los volcanes, que los minerales ferromagnéticos presentes en la roca se alinean con el campo magnético ambiental de la Tierra.
Esta magnetización de minerales ferromagnéticos crea una huella magnética en el basalto que puede estudiarse posteriormente para comprender la historia geomagnética de la región. Es decir, cuando se forman rocas, registran la orientación del campo magnético terrestre en un momento concreto. Con el tiempo, debido a los movimientos de las placas tectónicas, las rocas pueden moverse, pero su huella magnética permanece inalterada.
Los geofísicos y geólogos pueden tomar muestras de rocas de cualquier parte del mundo, fecharlas y analizar su orientación e intensidad magnética. Comparando esta información con la posición actual de las rocas, pueden reconstruir los movimientos pasados de los continentes.
Los minerales ferromagnéticos preservan la orientación de los iones de hierro en la dirección del campo magnético terrestre cuando se solidifican, pero también la intensidad de la magnetización. Así, mediante el estudio de numerosos lugares en todo el mundo (observatorios geomagnéticos), los científicos pueden reconstruir la historia del campo magnético terrestre.
Toda materia (plantas, metales, animales, cuerpos humanos, etc.) tiene magnetización inducida, es decir, tiene respuesta al campo magnético terrestre. La magnetización remanente es lo que la materia puede retener, almacenar en la memoria, cuando el campo magnético ambiental se reduce a cero. Por tanto, el paleomagnetista busca identificar esta magnetización remanente.
El paleomagnetista está especialmente interesado en la dirección de la magnetización, en relación con el marcador geográfico del lugar de muestreo. La muestra tomada (un cilindro largo de roca) se localiza mediante un sistema que permite anotar en el lugar de muestreo la dirección exacta de la flecha magnética en el espacio.
La intensidad y dirección de la magnetización retenida se miden con un magnetómetro.
La muestra se posiciona en su punto de referencia, es decir en la misma posición que la de su lugar de muestreo. Una máquina lo impulsará a girar rápidamente dentro de bobinas blindadas, aisladas del campo magnético externo. Se observa una desviación en el instrumento de medición. Se registran los 3 componentes de la magnetización (dirección, dirección, intensidad).
Luego, los científicos calientan la muestra para hacer desaparecer toda la llamada magnetización termorremanente natural. En efecto, un material ferromagnético pierde su magnetización permanente a una temperatura llamada "temperatura de Curie", este fenómeno fue descubierto por el físico francés Pierre Curie (1859-1906) en 1895.
Entonces producirán una nueva magnetización en un campo conocido (el de la Tierra). Sin mover la muestra, la compararán con la antigua magnetización natural que registraron.
Esta manipulación nos permite conocer los 3 parámetros del campo magnético en el momento en que la roca se ha enfriado.
Utilizando el paleomagnetismo, los científicos han descubierto que ha habido numerosas inversiones del campo magnético de la Tierra a lo largo de la historia de la Tierra.
La inversión del campo magnético de la Tierra se registra en las dorsales oceánicas. En estos lugares, el manto fundido sube a la superficie y se solidifica para formar una nueva corteza oceánica, preservando la fuerza y dirección del campo magnético ambiental contemporáneo. A medida que se extruye material nuevo, la corteza existente se empuja hacia ambos lados de la cresta y se mantiene la dirección del campo magnético ambiental en el momento de la formación. En otras palabras, cuando el magma se enfría y solidifica para formar la corteza oceánica, los minerales ferromagnéticos se alinean con el campo magnético ambiental de la Tierra a medida que se solidifican. Esto magnetiza la corteza del océano, registrando la orientación del campo magnético en ese lugar preciso y en ese momento preciso.
Por lo tanto, se forman bandas paralelas de rocas magnetizadas a cada lado de la cresta central de la cresta. Estas bandas tienen polaridades magnéticas opuestas, formando lo que se denominan anomalías magnéticas. Estos se interpretan como bloques alternos de corteza oceánica normal e inversamente magnetizada. Estas anomalías observadas en las dorsales oceánicas son particularmente interesantes porque, al analizar estas bandas, los científicos pueden reconstruir la historia de las inversiones magnéticas a lo largo del tiempo.
Al analizar estas anomalías, los científicos pudieron rastrear la historia de las inversiones del campo magnético de la Tierra durante los últimos 800 millones de años. Descubrieron que la frecuencia de las reversiones es irregular, pero que tiene una cierta periodicidad. En promedio, el campo magnético de la Tierra se invierte cada 250.000 a 300.000 años. Sin embargo, hay períodos de tiempo en los que las inversiones son más frecuentes, como hace 80 millones de años, cuando el campo magnético de la Tierra se invertía cada 100.000 años.
También hay períodos de tiempo en los que las inversiones son más raras, como hace 100 millones de años, cuando el campo magnético de la Tierra permaneció estable durante más de 10 millones de años.
Los científicos están monitoreando cuidadosamente el campo magnético de la Tierra en busca de signos de cambios significativos. Las observaciones modernas se realizan utilizando satélites e instrumentos geofísicos para mapear el campo magnético con precisión.
Sin embargo, incluso con estas tecnologías avanzadas, predecir exactamente cuándo ocurrirá una reversión sigue siendo un desafío debido a la complejidad de los procesos dinámicos que tienen lugar en el núcleo de la Tierra.
Actualmente, estamos viendo una disminución del momento dipolar del 6% por siglo. La disminución del momento dipolar indica una reducción en la intensidad del campo magnético terrestre.
La disminución del momento dipolar del campo magnético terrestre no implica necesariamente una inversión inmediata del campo magnético. Aunque la disminución del momento dipolar puede asociarse con cambios en el campo magnético terrestre, la inversión magnética es un proceso complejo y la evolución del campo magnético puede seguir varios escenarios impredecibles.
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