Investigadores de la Universidad de Colorado y el MIT, con ayuda de la NASA, han descubierto nuevos detalles sobre los conocidos como cinturones de Van Allen, dos anillos de radiación que a su vez protegen a la Tierra de radiación exterior. Ahora, analizando datos captados por dos sondas de la NASA, han confirmado la existencia de una barrera de energía capaz de detener el paso de electrones que circulan alrededor de la Tierra a casi la velocidad de la luz.

Estos electrones cargados de energía, llamados electrones ultrarelativistas, circulan en la parte superior de la atmósfera terrestre, en la zona del cinturón exterior de Van Allen (a entre 11.000 y 20.000 kilómetros de la superficie de la Tierra). De adentrarse más allá de este límite, bombardearían todo lo que encuentran a su paso, inutilizando satélites, sistemas de comunicación, aparatos electrónicos y poniendo en peligro la salud de los astronautas en la Estación Espacial Internacional (la ISS orbita a 420 km de la Tierra). ¿Por qué no son en realidad un peligro?

Gracias a los datos recabados por las dos sondas Van Allen durante 20 meses, científicos han descubierto que no es el campo magnético terrestre lo que mantiene a raya a esta radiación, sino una barrera impenetrable bautizada como «plasmaspheric hiss». Se trata de ondas electromagnéticas de baja frecuencia que impiden que estos electrones sobrepasen los 11.000 kilómetros de distancia de la Tierra. Esta barrera neutraliza los electrones, haciendo que choquen contra átomos neutros de gas y, al final, desaparezcan.

Los resultados de la investigación se han publicado ahora en la revista Nature y, según John Foster, del MIT, se trata del descubrimiento de un «fenómeno muy inusual, extraordinario y pronunciado. Lo que nos dice es que si sitúas un satélite o una estación espacial internacional con astronautas dentro justo antes de esta barrera impenetrable, su esperanza de vida será mucho mayor. Y eso es importante conocerlo».

En la imagen debajo puedes ver los cinturones de Van Allen y las distancias respecto a la superficie de la Tierra. Las sondas Van Allen de la NASA ya permitieron descubrir el año pasado un tercer cinturón de radiación antes desconocido, y ahora han llevado al descubrimiento de esta barrera, que puedes ver también en esta visualización (la esfera interior de color azul verdoso). Un avance que servirá, entre otras cosas, para entender cómo sería posible proteger de las radiaciones cósmicas a una futura misión tripulada a Marte. [vía MIT y NASA]

¿Qué ocurrirá cuando cambie el campo magnético de la Tierra?

El campo magnético de la Tierra protege la vida de nuestro planeta, resguardándonos de las radiaciones y moderando el clima. La idea de que en algún momento este campo pueda alterarse o desaparecer por completo, debería preocuparnos, ¿no? Sí y no.

La magnetosfera

La magnetosfera es una región alrededor de la Tierra en la que el campo magnético desvía la mayor parte del viento solar. Es, en esencia, un escudo en movimiento que está cambiando constantemente su potencia y orientación.

El centro de la Tierra

El corazón de nuestro planeta es un núcleo interno sólido compuesto en su mayoría de hierro. Tiene el tamaño aproximado de la Luna y su temperatura es tan elevada (entre 5.000 y 7.200ºC) que equivale a la de la superficie del Sol. Pese a esa temperatura, se encuentra en estado sólido por la gigantesca presión que soporta de todo el material por encima, empujado hacia el núcleo por la gravedad.

Alrededor de este núcleo interno existe una segunda capa compuesta de una aleación de hierro y níquel. Se trata del núcleo externo, es líquido y alcanza una temperatura de entre 4.000 y 5.000ºC.

Rodeando este núcleo externo hay una densa capa de rocas llamada manto terrestre, que «fluye como si fuera asfalto bajo un enorme peso». Se compone de hecho de dos partes, un manto interno, que es sólido y elástico, y otro externo, fluido y viscoso. Con una temperatura de entre 871ºC en el punto en el que se encuentra con la corteza terrestre y 2.204ºC, en el que se encuentra con el núcleo externo, es relativamente templado comparado con sus vecinos de las profundidades.

Corrientes eléctricas

La diferencia de temperatura entre el núcleo interno y el manto terrestre es lo que causa que la Tierra sea, básicamente, un enorme imán. Como explicamos recientemente:

Es necesario que exista una diferencia de 1.500ºC entre el núcleo interno y el manto para generar movimientos térmicos que, junto con la rotación de la Tierra, creen el campo magnético.
Estos movimientos térmicos de líquidos fluyendo en diferentes direcciones son los que generan corrientes eléctricas que, al final, crean la magnetosfera:

Para que se genere un campo magnético se deben cumplir varias condiciones: 1) debe haber un fluido conductor; 2) debe haber energía suficiente que haga que el fluido se mueva a una determinada velocidad y de la forma apropiada; 3) tiene que haber un campo magnético pre-existente, que es el generado por el Sol.

El campo magnético en movimiento

Dado que el sistema está basado en un fluido conductor, es lógico pensar que el campo magnético no es constante ni inamovible, sino que varía con el tiempo en su fuerza, orientación y polaridad.

Orientación

Desde que James Ross lo ubicó por primera vez en 1861, el polo norte magnético se ha movido más de 965 kilómetros respecto a su posición original. En los últimos años, este movimiento se ha acelerado, pasando de 10 kilómetros anuales a cerca de 40 kilómetros de un año a otro. Se cree que, en unas décadas, se habrá movido de su actual posición en norteamérica a Asia.

Fuerza menguante

En los últimos 200 años, la fuerza del campo magnético se ha reducido en un 15%. Dado que este campo es el que nos protege en parte de la radiación espacial y de fenómenos como las tormentas electromagnéticas causadas por eyecciones de masa coronal del sol, su desaparición tendría consecuencias graves.

Los niveles de radiación a nivel de la superficie terrestre se incrementarían, aumentando la incidencia del cáncer, pero sólo ligeramente. El riesgo mayor es el colapso de la infraestructura eléctrica debido a la falta de protección frente a tormentas solares severas. El clima terrestre también se vería alterado. Algunos estudios especulan con la idea de que un debilitamiento en el campo magnético terrestre se traduciría en más nubosidad a nivel de la troposfera y en un aumento de los agujeros en la capa de ozono.

Inversión de los polos magnéticos

No se trata de algo excepcional, sino de parte del orden natural. En los últimos 20 millones de años, los polos se han invertido, de media, cada 200 o 300.000 años. Sin embargo, hace tiempo que hemos sobrepasado ese plazo. La última inversión de los polos magnéticos de la Tierra fue hace unos 780.000 años.

Aunque los científicos no se ponen de acuerdo, algunos creen que la inversión de los polos magnéticos está relacionada con las corrientes de convección del núcleo. Estas corrientes hacen que los elementos más ligeros, como el oxígeno, el sulfuro o el silicio suban poco a poco hacia la frontera entre el núcleo externo y el manto.

Poco a poco, esos sedimentos se acumulan sobre la superficie del manto como si fueran sedimentos en el fondo del mar, pero hacia arriba. Cuando se acumula la suficiente cantidad de sedimentos, caen de vuelta al núcleo y lo enfrían. Algunos científicos sostienen que esas avalanchas de sedimento pueden interferir en esa dinamo planetaria y hacer que el doble polo magnético terrestre se colapse.
Los escenarios son dos:

Inversión lenta

El estudio de los rastros magnéticos en rocas y sedimentos ha permitido a los científicos demostrar que los polos del campo magnético terrestre se invierten a lo largo de períodos de unos 200.000 años o más. El cambio es gradual y tarda entre 1.000 y 10.000 años en completarse.

No se trata de un cambio súbito, sino de un proceso lento en el que el campo magnético se debilita. En el período de menos fuerza puede que muestre un patrón aleatorio o con varios polos magnéticos. En un momento determinado, el sistema se endereza y se vuelve a alinear con la polaridad opuesta.
Teniendo en cuenta el debilitamiento del campo magnético terrestre registrado en los últimos 200 años, algunos investigadores creen que nos aproximamos a un ciclo de inversión lenta. La mayor parte de estudios quitan hierro a los posibles peligros para los seres humanos ya que la magnetosfera raramente desaparece por completo, por lo que seguiríamos protegidos durante el cambio.

Sin embargo, si el campo magnético terrestre se viera disminuido en un porcentaje suficiente, podríamos experimentar problemas. Algunos estudios apuntan a que existe una relación entre el ocaso de los Neanderthal y un debilitamiento del campo magnético que tuvo lugar en el mismo período.

Inversión rápida

El segundo escenario es el de una inversión súbita del campo magnético. En los últimos años se han encontrado evidencias que apuntan hacia este tipo de alteración, aunque no se ha podido determinar si se traducen en una inversión total de los polos.

En los años 60, en Laschamp, Francia, investigadores encontraron evidencias parciales de una inversión rápida del campo magnético que pudo haber tenido lugar hace 41.000 años, justo al mismo tiempo que la desaparición de los Neanderthal en Europa.

En 1995, se hallaron tres cristales magnéticos en Steens Mountain, Oregon. Estos cristales en la roca indican que tuvo lugar una inversión de los polos magnéticos que se produjo 10.000 veces más rápido de lo habitual, a un ritmo de seis grados diarios.

A esa velocidad, la inversión del campo magnético podría tener lugar en meses en lugar de a lo largo de miles de años. Muchos científicos mostraron su escepticismo hacia esta teoría hasta que se encontraron nuevas evidencias de cambios rápidos en Battle Mountain, Nevada, en 2010. Estas evidencias indican que el campo magnético terrestre se movió 53 grados en un solo año.

En 2012, los investigadores regresaron a Laschamp y esta vez compararon las muestras con sedimentos encontrados en el Mar Negro, el sur del Océano Pacífico y el Atlántico Norte. Sus conclusiones son interesantes.

La geometría de polaridad invertida de las líneas del campo magnético terrestre respecto a la actual configuración se mantuvo durante 440 años y estuvo asociada a una disminución de la fuerza del campo magnético terrestre a una cuarta parte del actual. Durante ese período concreto, el campo magnético se debilitó hasta ser sólo un 5% del actual. Como consecuencia, la Tierra perdió su protección frente a los rayos cósmicos y los niveles de radiación aumentaron.
Aunque no existe evidencia que demuestre su relación causal, los sedimentos en el mar negro también revelan otros escenarios extremos durante ese período:

El cambio rápido en los polos magnéticos coincidió con la mayor erupción volcánica de los últimos 100.000 años, que tuvo lugar cerca de Nápoles, en Italia. Igualmente, ocurrieron numerosas alteraciones drásticas del clima.

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fuente/ Gizmodo
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