MADRID, 1 Jun. (EUROPA PRESS) -
El campo magnético de la Tierra existe desde hace al menos 3.400 millones de años gracias a la baja capacidad de conducción de calor del hierro en el núcleo del planeta.
Éste es el resultado de la primera medición directa de la conductividad térmica del hierro a presiones y temperaturas correspondientes a las condiciones del núcleo planetario, realizada por los científicos de DESY (Sincrotrón Alemán de Electrones,) Zuzana Konôpková y sus colegas.
Los resultados, que se detallan en una artículo sobre su trabajo que se publica en la revista científica 'Nature', podrían resolver un reciente debate acerca de la llamada paradoja de la geodinamo. La geodinamo que genera el campo magnético de la tierra se alimenta de convección en el núcleo externo rico en hierro de nuestro planeta en el que se mueve el material fundido, conduciendo electricidad como el agua hirviendo en una olla.
En combinación con la rotación de la tierra, se establece un efecto dinamo, dando lugar al campo geomagnético. "El campo magnético nos protege de partículas de alta energía perjudiciales desde el espacio, la llamada radiación cósmica, y su existencia es una de las cosas que hacen que nuestro planeta sea habitable", explica Konôpková.
La fuerza de la convección en el núcleo externo depende del calor transferido desde el núcleo a la capa de la tierra y de la conductividad térmica del hierro en el núcleo externo. Si se transfiere una gran cantidad de calor por conducción, no hay mucha energía para conducir la convección y con ella la dinamo terrestre.
Baja conductividad térmica implica convección más fuerte, haciendo que la geodinamo tenga más probabilidades de funcionar. "Hemos medido la conductividad térmica del hierro porque queríamos saber cuál es el balance de energía del núcleo conduce el dínamo --dice Konôpková--. La generación y el mantenimiento del campo magnético de nuestro planeta dependen en gran medida de la dinámica térmica del núcleo".
En el pasado, se mostró que medir la conductividad térmica en condiciones pertinentes es difícil. Cálculos teóricos recientes postulaban una muy alta conductividad térmica de hasta 150 vatios por metro por kelvin (150 W/m/K) de hierro en el núcleo de la tierra. Una conductividad térmica tan elevada reduciría las posibilidades de que se pusiera en marcha la geodinamo.
Según los modelos numéricos, una elevada conductividad térmica habría permitido que el efecto geodinamo se haya sustentado sólo hace relativamente poco en la historia de la Tierra, hace unos mil millones de años más o menos, pero la existencia del campo geomagnético se remonta a al menos hace 3.400 millones de años, una paradoja de la geodinamo que tiene intrigados a los científicos. "Ha habido un intenso debate entre los geofísicos, ya que con una gran conductividad térmica así, se hace difícil explicar la historia del campo geomagnético que se registra en rocas antiguas", dice Konôpková.
BAJA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA EN EL NÚCLEO TERRESTRE
Los físicos utilizan una celda de presión especialmente diseñada que permite comprimir las muestras entre dos yunques de diamante y calentarlas simultáneamente con láseres infrarrojos, brillando a través de los diamantes. Konôpková se asoció con Stewart McWilliams y Natalia Gómez-Pérez, de la Universidad de Edimburgo, en Reino Unido, y Alexander Goncharov de la Institución Carnegie, en Washington DC, Estados unidos, para medir la conductividad térmica del hierro a alta presión y en condiciones de alta temperatura en el laboratorio de Goncharov.
"Comprimimos una delgada lámina de hierro en la célda de yunque de diamante hasta 130 Giga-Pascales, que es más de un millón de veces la presión atmosférica y corresponde aproximadamente a la presión a la frontera entre el núcleo y el manto de la Tierra", explica Konôpková. "Al mismo tiempo calentamos la lámina hasta 2.700 grados Celsius con dos haces de láser infrarrojo continuos brillando a través de los diamantes", continúa esta experta.
"Por último, empleamos un tercer láser para enviar un pulso de baja potencia a un lado de la lámina para crear una perturbación térmica y medimos la evolución de la temperatura en ambos lados de la lámina con una cámara de barrido óptico", agrega. De esta manera, los científicos implicados en esta investigación pudieron observar el pulso de calor viajando a través del hierro.
Estas mediciones se realizaron a varias presiones y temperaturas para cubrir diferentes condiciones del interior de los planetas y obtener una investigación sistemática de la conductividad térmica en función de la presión y la temperatura. "Nuestros resultados contradicen fuertemente los cálculos teóricos --subraya Konôpková--. Encontramos valores muy bajos de conductividad térmica, alrededor de 18 a 44 vatios por metro por Kelvin, lo que puede resolver la paradoja y hacer que la geodinamo sea viable desde los primeros tiempos de la tierra".
