Cuatro escenarios para el origen del magnetismo terrestre

Hace 4.500 millones de años nació la Luna, tras un impacto entre la proto-Tierra y una estrella del tamaño de Marte llamada Theia. Pero faltan algunos detalles del escenario: en un nuevo estudio, los investigadores analizaron el magnetismo de la Tierra. ¿Llegó después de la colisión o ya estaba allí?

Nuestro satélite, la Luna, nació hace 4.500 millones de años. El escenario más aceptado para explicarlo asume una colisión entre la proto-Tierra y una estrella del tamaño de Marte, apodada Theia. El impacto habría generado una gran cantidad de escombros que luego podrían acumularse para formar la Luna. Mientras que el núcleo de Theia se habría fusionado con el de la proto-Tierra, explicando por qué el núcleo metálico de nuestro satélite es tan pequeño, unos 660 kilómetros de diámetro. Pero una característica de la Tierra permanece sin explicación en esta hipótesis: ¿qué pasa con el magnetismo de la Tierra? ¿Existía antes de la colisión? ¿Fue, por el contrario, generado por ella? Un estudio en la revista. Pnas considerado este tema.

La convección dentro del núcleo solo puede mantener un campo magnético ya existente.

Para ello, los investigadores primero separaron las diferentes variantes de la colisión con Teia. Porque según los modelos, la estrella huyó tras el impacto (los llamados escenarios pega y corre) o se fusionó parcialmente con nuestro Planeta, ¡o fue vaporizado por la fuerza del choque! Luego analizaron la dinámica de los fluidos convectivos en el núcleo externo líquido de la Tierra. “Nuestra nueva idea es señalar que nuestra comprensión teórica del campo magnético de la Tierra hoy en día puede decirnos algo sobre la formación del propio sistema Tierra-Luna. explica David Hughes en un comunicadocoautor del estudio y matemático de la Universidad de Leeds (Inglaterra). A primera vista, esto parece algo sorprendente, y las teorías anteriores no han reconocido este vínculo potencialmente importante. »

La magnetización de la Tierra se mantiene gracias a la convección de fluidos conductores en el interior del núcleo exterior: este es el efecto de dínamo de tierra, también llamado geodinamo. Un fenómeno que, sin embargo, solo puede mantener un campo magnético existente, como explica Fausto Cattaneo, astrofísico de la Universidad de Chicago y primer autor del estudio. “Una propiedad especial de la dínamo terrestre es que puede mantener un fuerte campo magnético pero no amplificar uno débil. » Por lo tanto, la magnetización fue creada por el impacto o antes, pero implicando en este caso que la colisión no la cambió lo suficiente como para cancelarla. “Nuestra hipótesis es que llegó a este estado específico desde el principio, ya sea antes del impacto o como consecuencia inmediata del impacto”. agrega David Hughes. Esto permitió al equipo reducir la cantidad de posibles variables, ¡así que terminaron con solo cuatro escenarios!

Cuatro escenarios para el sistema Tierra-Luna

Todo depende de cuándo se magnetizó la Tierra. En primer lugar, es imposible para el campo magnético quiero un ” campo “fósil” residual”, por lo tanto presente desde la fase de acreción, describe el estudio, ya que hay “Evidencia paleomagnética de que la Tierra estaba magnetizada”, de hecho, no lo era inicialmente. Luego, los investigadores utilizaron otro parámetro: el tipo de convección. Conociendo la configuración actual, les permitió, gracias a diferentes modelos de evolución, simular cómo llegó la Tierra a las condiciones de hoy. Para ello, se apoyaron en ecuaciones de mecánica de fluidos y en el número magnético de Reynolds, un número adimensional utilizado en magnetohidrodinámica que caracteriza la relación entre convección y difusión en un fluido magnético.

Por lo que concluyeron que “La dínamo de la Tierra, ya que movida por movimientos convectivos, debe haber sido fuertemente subcrítica”, por lo tanto incapaz de amplificar la magnetización del planeta. Una conclusión que significa que el núcleo primero fue magnetizado, luego los movimientos convectivos permitieron mantener esta condición. Pero queda por ver cuándo y cómo sucedió esto, y qué significa para el Sistema Tierra-Luna. “En cualquier caso, cualquier modelo realista de la formación del sistema Tierra-Luna debe incluir la evolución del campo magnético”, agrega David Hughes.

Así, se identificaron cuatro momentos clave: “formación de la proto-Tierra a partir de la acreción del disco, la convección del núcleo líquido antes del impacto, el impacto en sí e inmediatamente después del impacto”. A partir de estas cuatro épocas, los investigadores recapitularon los posibles escenarios que condujeron a la magnetización de la Tierra y su mantenimiento: obtuvieron cuatro de ellos.

Cada uno de ellos se distingue por la época en que la Tierra fue magnetizado : En el primer escenario, es durante la acumulación que comienza el proceso, pero esto impone muchas restricciones en las propiedades del disco de acumulación original. La segunda, en la que se produce una fuerte magnetización después de la formación y la acción de la dínamo impulsada por la convección del núcleo » luego impone una rotación lenta de la Tierra para evitar una condición subcrítica, lo cual es poco probable. Pero estas dos ideas se suman “la restricción muy fuerte de que el impacto no puede conducir a una perturbación significativa del núcleo líquido”, por lo tanto, elimina las colisiones muy extremas, lo que lleva a una vaporización de las estrellas.

¿Y si, por el contrario, fue el impacto lo que creó el campo magnético de la Tierra? En este caso, o bien “el impacto mismo impulsa una dínamo que magnetiza el núcleo, y las inestabilidades rotacionales resultantes no lo desmagnetizan”eso es “El impacto en sí no magnetiza la Tierra y la dínamo es impulsada por inestabilidades rotacionales que se desarrollan más tarde”. Imposible decidirse por el momento. Finalmente, los investigadores concluyen sobre la importancia de futuros estudios hidromagnético de la Tierra, que te permitirá elegir entre todos estos escenarios!