Un equipo de geólogos descubre rocas de 3.700 millones de años de antigüedad, que podrían ampliar la edad del campo magnético en 200 millones de años
Geólogos del MIT y de la Universidad de Oxford han descubierto en Groenlandia antiguas rocas que contienen los restos más antiguos del primitivo campo magnético de la Tierra. Las rocas parecen ser excepcionalmente prístinas, ya que han conservado sus propiedades durante miles de millones de años. Los investigadores determinaron que las rocas tienen unos 3.700 millones de años y conservan señales de un campo magnético con una intensidad de al menos 15 microteslas. La magnitud de este antiguo campo es similar a la del campo magnético terrestre actual.
Estos hallazgos, publicados en la revista Journal of Geophysical Research, constituyen una de las primeras pruebas de la existencia de un campo magnético alrededor de la Tierra. Los resultados podrían ampliar la edad del campo magnético terrestre en cientos de millones de años y arrojar luz sobre las primeras condiciones del planeta que ayudaron a la vida a afianzarse.
«El campo magnético es, en teoría, una de las razones por las que pensamos que la Tierra es realmente única como planeta habitable», afirma Claire Nichols, antigua postdoctoranda del MIT que ahora es profesora asociada de geología de procesos planetarios en la Universidad de Oxford. «Se cree que nuestro campo magnético nos protege de las radiaciones nocivas del espacio y también nos ayuda a tener océanos y atmósferas que pueden ser estables durante largos periodos de tiempo».
Estudios anteriores han demostrado la existencia de un campo magnético en la Tierra de al menos 3.500 millones de años de antigüedad. El nuevo estudio amplía la vida del campo magnético en otros 200 millones de años.
«Eso es importante porque es la época en la que creemos que estaba surgiendo la vida», afirma Benjamin Weiss, catedrático Robert R. Shrock de Ciencias Planetarias del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT. «Si el campo magnético de la Tierra existía unos cientos de millones de años antes, podría haber desempeñado un papel fundamental para que el planeta fuera habitable».
Nichols y Weiss son coautores del nuevo estudio, en el que también participan Craig Martin y Athena Eyster, del MIT, Adam Maloof, de la Universidad de Princeton, y otros colegas de instituciones como la Universidad Tufts y la Universidad de Colorado en Boulder.
Un lento movimiento
En la actualidad, el campo magnético de la Tierra se alimenta de su núcleo de hierro fundido, que genera lentamente corrientes eléctricas en una «dinamo» autogenerada. El campo magnético resultante se extiende alrededor del planeta como una burbuja protectora. Los científicos sospechan que, al principio de su evolución, la Tierra fue capaz de albergar vida, en parte gracias a un campo magnético lo suficientemente fuerte como para retener una atmósfera que mantuviera la vida y, al mismo tiempo, proteger al planeta de la dañina radiación solar.
La antigüedad y la solidez exactas de este escudo magnético son objeto de debate, aunque existen pruebas de su existencia hace unos 3.500 millones de años.
«Queríamos ver si podíamos extender este registro más allá de 3.500 millones de años y precisar qué tan fuerte era ese campo primitivo», dice Nichols.
En 2018, como postdoc que trabajaba en el laboratorio de Weiss en ese momento, Nichols y su equipo partieron en una expedición al Cinturón Supracrustal de Isua, un tramo de 20 millas de formaciones rocosas expuestas rodeadas de imponentes capas de hielo en el suroeste de Groenlandia. Allí, los científicos han descubierto las rocas conservadas más antiguas de la Tierra, que se han estudiado exhaustivamente con la esperanza de responder a una serie de preguntas científicas sobre las antiguas condiciones de la Tierra.
Para Nichols y Weiss, el objetivo era encontrar rocas que aún conservaran señales del campo magnético de la Tierra cuando se formaron. Las rocas se forman a lo largo de muchos millones de años, a medida que los granos de sedimentos y minerales se acumulan y se empaquetan y entierran progresivamente bajo la posterior deposición a lo largo del tiempo. Los minerales magnéticos, como los óxidos de hierro, que se encuentran en los depósitos siguen la atracción del campo magnético de la Tierra a medida que se forman. Esta orientación colectiva y la huella del campo magnético se conservan en las rocas.
Sin embargo, este campo magnético conservado puede desordenarse y borrarse por completo si las rocas sufren posteriormente fenómenos térmicos o acuosos extremos, como actividad hidrotermal o tectónica de placas, que pueden presurizar y aplastar estos depósitos. Determinar la edad de un campo magnético en rocas antiguas ha sido, por tanto, un campo de estudio muy controvertido.
Para llegar a rocas que, con suerte, se habían conservado inalteradas desde su deposición original, el equipo tomó muestras de formaciones rocosas del Cinturón Supracrustal de Isua, un lugar remoto al que sólo se podía acceder en helicóptero.
«Está a unos 150 kilómetros de la capital y se llega en helicóptero, justo al lado de la capa de hielo», explica Nichols. «Aquí están las rocas más antiguas del mundo, rodeadas de esta dramática expresión de la edad de hielo. Es un lugar realmente espectacular».
Historia dinámica
El equipo regresó al MIT con muestras de rocas enteras de formaciones de hierro bandeado, un tipo de roca que aparece como franjas de roca rica en hierro y roca rica en sílice. Los minerales de óxido de hierro que se encuentran en estas rocas pueden actuar como pequeños imanes que se orientan con cualquier campo magnético externo. Dada su composición, los investigadores sospechan que las rocas se formaron originalmente en los océanos primigenios antes del aumento del oxígeno atmosférico hace unos 2.500 millones de años.
«Cuando no había oxígeno en la atmósfera, el hierro no se oxidaba tan fácilmente, por lo que se disolvía en los océanos hasta que alcanzaba una concentración crítica y precipitaba», explica Nichols. «Así que, básicamente, es el resultado de la lluvia de hierro que sale de los océanos y se deposita en el fondo marino».
«Son rocas muy bellas y extrañas que no se parecen a nada de lo que se forma hoy en la Tierra», añade Weiss.
Estudios anteriores habían utilizado la datación por uranio-plomo para determinar la edad de los óxidos de hierro de estas muestras de roca. La relación entre el uranio y el plomo (U-Pb) da a los científicos una estimación de la edad de una roca. Este análisis reveló que algunos de los minerales magnetizados tenían probablemente unos 3.700 millones de años. El equipo del MIT, en colaboración con investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer, demostró en un artículo publicado el año pasado que la edad U-Pb también databa la antigüedad del registro magnético en estos minerales.
A continuación, los investigadores se propusieron determinar si las rocas antiguas conservaban el campo magnético desde tan atrás, y la intensidad que podría haber tenido ese campo.
«Las muestras que consideramos mejores y que tienen esa firma tan antigua, las desmagnetizamos en el laboratorio, por pasos. Aplicamos un campo de laboratorio cuya intensidad conocemos y volvemos a magnetizar las rocas por etapas, para poder comparar el gradiente de la desmagnetización con el gradiente de la magnetización de laboratorio. Ese gradiente indica la intensidad del antiguo campo», explica Nichols.
Mediante este cuidadoso proceso de remagnetización, el equipo llegó a la conclusión de que las rocas probablemente albergaban un antiguo campo magnético de 3.700 millones de años de antigüedad, con una magnitud de al menos 15 microteslas. En la actualidad, el campo magnético de la Tierra mide unos 30 microteslas.
«Es la mitad de fuerte, pero del mismo orden de magnitud», afirma Nichols. «El hecho de que su intensidad sea similar a la del campo actual implica que lo que impulsa el campo magnético de la Tierra no ha cambiado de forma masiva a lo largo de miles de millones de años».
Los experimentos del equipo también demostraron que las rocas conservaban el antiguo campo, a pesar de haber sufrido dos eventos térmicos posteriores. Cualquier acontecimiento térmico extremo, como una sacudida tectónica del subsuelo o erupciones hidrotermales, podría calentar y borrar el campo magnético de una roca. Pero el equipo descubrió que el hierro de sus muestras probablemente se orientó, y luego cristalizó, hace 3.700 millones de años, en algún suceso térmico extremo inicial. Hace unos 2.800 millones de años, y de nuevo hace 1.500 millones de años, las rocas podrían haberse recalentado, pero no a temperaturas extremas que hubieran alterado su magnetización.
Los resultados también plantean interrogantes sobre cómo la Tierra antigua pudo alimentar un campo magnético tan robusto. Mientras que el campo actual se alimenta de la cristalización del núcleo interno de hierro sólido, se cree que el núcleo interno aún no se había formado en una etapa tan temprana de la evolución del planeta.
«Parece evidente que lo que generaba el campo magnético entonces era una fuente de energía distinta de la actual», afirma Weiss. «Y nos preocupamos por la Tierra porque aquí hay vida, pero también es una piedra de toque para entender otros planetas terrestres. Sugiere que los planetas de toda la galaxia probablemente tienen muchas formas de alimentar un campo magnético, lo que es importante para la cuestión de la habitabilidad en otros lugares.»
REFERENCIA
Fuente: MIT
Foto: UN EJEMPLO DE LA FORMACIÓN DE HIERRO BANDEADO DE 3.700 MILLONES DE AÑOS DE ANTIGÜEDAD QUE SE ENCUENTRA EN LA PARTE NORORIENTAL DEL CINTURÓN SUPRACRUSTAL DE ISUA. CRÉDITO: CLAIRE NICHOLS
