Flip Flop: Por qué las variaciones en el campo magnético de la Tierra no son responsables del cambio climático actual

La Tierra está rodeada por un inmenso campo magnético, llamado magnetosfera. Generado por fuerzas poderosas y dinámicas en el centro de nuestro planeta, nuestra magnetosfera nos protege de la erosión de nuestra atmósfera por el viento solar, la radiación de partículas de las eyecciones de masa coronal (erupciones de grandes nubes de plasma energético magnetizado de la corona solar al espacio) y de los rayos cósmicos del espacio profundo. Nuestra magnetosfera juega el papel de guardián, repele estas formas de energía que son dañinas para la vida, atrapando la mayor parte de ella de manera segura lejos de la superficie de la Tierra. Puede obtener más información sobre la magnetosfera de la Tierra en este enlace.

La Tierra está rodeada por un sistema de campos magnéticos, llamado magnetosfera. La magnetosfera protege nuestro planeta de la radiación de partículas cósmicas y solares dañinas, pero puede cambiar de forma en respuesta al clima espacial entrante del Sol. Crédito: Estudio de Visualización Científica de la NASA

Un flujo constante de material solar fluye desde el Sol, representado aquí en la representación de un artista. Este viento solar siempre pasa por la Tierra. Crédito: Laboratorio de Imágenes Conceptuales de Goddard de la NASA/Greg Shirah

Dado que las fuerzas que generan nuestro campo magnético cambian constantemente, el campo en sí también está en continua transformación, su fuerza aumenta y disminuye con el tiempo. Esto hace que la ubicación de los polos norte y sur magnéticos de la Tierra cambie gradualmente, e incluso cambie de ubicación por completo cada 300.000 años aproximadamente. Eso podría ser algo importante si utiliza una brújula, o para ciertos animales como pájaros, peces y tortugas marinas, cuyas brújulas internas usan el campo magnético para navegar.

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El Sol desencadenó una serie de cuatro Eyecciones de Masa Coronal (CME) del 22 al 24 de mayo de 2010 mientras la nave espacial STEREO Ahead observaba la acción. En las imágenes del coronógrafo, el Sol, bloqueado por un disco oculto (visto en rojo), está representado por un disco blanco para mostrar su tamaño relativo. Las CME son grandes tormentas solares que expulsan mil millones de toneladas de materia a un millón de millas por hora o más. Crédito: NASA/Agencia Espacial Europea

Algunas personas han afirmado que las variaciones en el campo magnético de la Tierra están contribuyendo al calentamiento global actual y pueden causar un cambio climático catastrófico. Sin embargo, la ciencia no respalda ese argumento. En este blog, examinaremos una serie de hipótesis propuestas sobre los efectos de los cambios en el campo magnético de la Tierra sobre el clima. También discutiremos las razones basadas en la física por las que los cambios en el campo magnético no pueden afectar al clima.

Lanzada en noviembre de 2013 por la Agencia Espacial Europea (ESA), la constelación Swarm de tres satélites está proporcionando nuevos conocimientos sobre el funcionamiento del campo magnético global de la Tierra. Generado por el movimiento del hierro fundido en el núcleo de la Tierra, el campo magnético protege nuestro planeta de la radiación cósmica y de las partículas cargadas emitidas por nuestro Sol. También proporciona la base para la navegación con brújula.

Basado en datos de Swarm, la imagen superior muestra la fuerza promedio del campo magnético de la Tierra en la superficie (medida en nanotesla) entre el 1 de enero y el 30 de junio de 2014. La segunda imagen muestra cambios en ese campo durante el mismo período. Aunque los colores de la segunda imagen son tan brillantes como la primera, tenga en cuenta que los mayores cambios fueron más o menos 100 nanotesla en un campo que alcanza los 60.000 nanotesla. Crédito: Agencia Espacial Europea/Universidad Técnica de Dinamarca (ESA/DTU Space)

Hipótesis:

1. Cambios en la ubicación de los polos magnéticos

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Los científicos de NOAA NCEI y CIRES crearon esta animación que representa la traslación del Polo Norte Magnético de la Tierra durante los últimos 50 años. Crédito: NOAA/NCEI

La posición del Polo Norte Magnético de la Tierra se ubicó por primera vez con precisión en 1831. Desde entonces, se ha desplazado gradualmente hacia el norte-noroeste en más de 600 millas (1,100 kilómetros), y su velocidad de avance ha aumentado de aproximadamente 10 millas (16 kilómetros) por año a aproximadamente 34 millas (55 kilómetros) por año. Este cambio gradual afecta la navegación y debe tenerse en cuenta periódicamente. Sin embargo, hay poca evidencia científica de vínculos significativos entre los polos magnéticos a la deriva de la Tierra y el clima.

2. Inversiones de polos magnéticos

Durante una inversión de polos, los polos magnéticos norte y sur de la Tierra intercambian ubicaciones. Si bien eso puede parecer un gran problema, las inversiones de polos son comunes en la historia geológica de la Tierra. Los registros paleomagnéticos nos dicen que los polos magnéticos de la Tierra se han invertido 183 veces en los últimos 83 millones de años, y al menos varios cientos de veces en los últimos 160 millones de años. Los intervalos de tiempo entre las reversiones han fluctuado ampliamente, pero tienen un promedio de unos 300.000 años, y la última tuvo lugar hace unos 780.000 años.

Modelos de supercomputadora del campo magnético de la Tierra. A la izquierda hay un campo magnético dipolar normal, típico de los largos años entre inversiones de polaridad. A la derecha está el tipo de campo magnético complicado que tiene la Tierra durante la agitación de una inversión. Crédito: Universidad de California, Santa Cruz/Gary Glatzmaier

Polaridad geomagnética en los últimos 169 millones de años, llegando a la Zona de Silencio Jurásico. Las áreas oscuras denotan períodos de polaridad normal, las áreas claras denotan polaridad inversa. Crédito: dominio público

Durante una inversión de polos, el campo magnético se debilita, pero no desaparece por completo. La magnetosfera, junto con la atmósfera de la Tierra, continúa protegiendo a la Tierra de los rayos cósmicos y las partículas solares cargadas, aunque puede haber una pequeña cantidad de radiación de partículas que llega a la superficie de la Tierra. El campo magnético se confunde y pueden surgir múltiples polos magnéticos en lugares inesperados.

Nadie sabe exactamente cuándo puede producirse la próxima inversión de polos, pero los científicos saben que no sucede de la noche a la mañana: ocurren durante cientos o miles de años.

En los últimos 200 años, el campo magnético de la Tierra se ha debilitado alrededor del nueve por ciento en promedio mundial. Algunas personas citan esto como "evidencia" de que la inversión de los polos es inminente, pero los científicos no tienen ninguna razón para creerlo. De hecho, los estudios paleomagnéticos muestran que el campo es tan fuerte como lo ha sido en los últimos 100.000 años, y es dos veces más intenso que su promedio de un millón de años. Si bien algunos científicos estiman que la fuerza del campo podría decaer por completo en unos 1.300 años, el debilitamiento actual podría detenerse en cualquier momento.

Los fósiles de plantas y animales del período de la última gran inversión de polos no muestran grandes cambios. Las muestras de sedimentos oceánicos profundos indican que la actividad glacial se mantuvo estable. De hecho, los registros geológicos y fósiles de reversiones anteriores no muestran nada extraordinario, como eventos apocalípticos o grandes extinciones.

3. Excursiones geomagnéticas

El Sol expulsa un flujo constante de partículas y campos magnéticos conocidos como viento solar y vastas nubes de plasma caliente y radiación llamadas eyecciones de masa coronal. Este material solar fluye a través del espacio y golpea la magnetosfera de la Tierra, el espacio ocupado por el campo magnético de la Tierra, que actúa como un escudo protector alrededor del planeta. Crédito: NASA Goddard/Bailee DesRocher

Recientemente, ha habido preguntas y discusiones sobre "excursiones geomagnéticas": cambios de corta duración pero significativos en la intensidad del campo magnético que duran desde unos pocos siglos hasta unas pocas decenas de miles de años. Durante la última gran excursión, llamada evento de Laschamps, la evidencia de radiocarbono muestra que hace unos 41.500 años, el campo magnético se debilitó significativamente y los polos se invirtieron, solo para retroceder nuevamente unos 500 años después.

Campo magnético de la Tierra. Crédito: NASA

Si bien hay alguna evidencia de cambios climáticos regionales durante el período de tiempo del evento de Laschamps, los núcleos de hielo de la Antártida y Groenlandia no muestran cambios importantes. Además, cuando se ve en el contexto de la variabilidad climática durante la última edad de hielo, cualquier cambio en el clima observado en la superficie de la Tierra fue sutil.

En pocas palabras: no hay evidencia de que el clima de la Tierra se haya visto afectado significativamente por las últimas tres excursiones del campo magnético, ni por ningún evento de excursión en al menos los últimos 2,8 millones de años.

Principios físicos

1. Energía insuficiente en la atmósfera superior de la Tierra

Existen corrientes electromagnéticas dentro de la atmósfera superior de la Tierra. Pero la energía que impulsa el sistema climático en la atmósfera superior es, en promedio global, una fracción diminuta de la energía que impulsa el sistema climático en la superficie de la Tierra. Su magnitud suele ser de menos de uno a unos pocos milivatios por metro cuadrado. Para poner eso en contexto, el presupuesto de energía en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 250 a 300 vatios por metro cuadrado. A largo plazo, la energía que gobierna la atmósfera superior de la Tierra es aproximadamente 100.000 veces menor que la cantidad de energía que impulsa el sistema climático en la superficie de la Tierra. Simplemente no hay suficiente energía en el aire para influir en el clima donde vivimos.

2. El aire no es ferroso

Finalmente, los cambios y cambios en la polaridad del campo magnético de la Tierra no impactan el tiempo y el clima por una razón fundamental: el aire no es ferroso.

Ferroso significa "que contiene o consiste en hierro". Si bien el hierro de las cenizas volcánicas se transporta en la atmósfera y las pequeñas cantidades de hierro y compuestos de hierro generados por las actividades humanas son una fuente de contaminación del aire en algunas áreas urbanas, el hierro no es un componente significativo de la atmósfera de la Tierra. No se conoce ningún mecanismo físico capaz de conectar las condiciones climáticas en la superficie de la Tierra con las corrientes electromagnéticas en el espacio.

El gráfico de la izquierda muestra la estructura térmica promedio global típica de la atmósfera cuando el flujo de radiación solar está en los valores mínimo y máximo de su ciclo de 11 años. El gráfico de la derecha muestra la densidad de nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y oxígeno atómico (O), las tres principales especies neutras en la atmósfera superior, junto con la densidad de electrones libres (e−), que es igual a la densidad combinada de las diversas especies de iones. También se indican las regiones F, E y D de la ionosfera, al igual que la troposfera, la región más baja de la atmósfera. Crédito: Laboratorio de Investigación Naval/ . Emmert

Las tormentas solares y sus interacciones electromagnéticas solo impactan en la ionosfera de la Tierra, que se extiende desde el borde más bajo de la mesosfera (a unas 31 millas o 50 kilómetros sobre la superficie de la Tierra) hasta el espacio, a unas 600 millas (965 kilómetros) sobre la superficie. No tienen ningún impacto en la troposfera de la Tierra o en la estratosfera inferior, donde se origina el clima de la superficie de la Tierra y, posteriormente, su clima.

En resumen, cuando se trata de clima, las variaciones en el campo magnético de la Tierra no son motivo de preocupación.

Publicado en la web de la NASA el 3 de agosto de 2021. Enlace al original en inglés:https://go.nasa.gov/37lE4sq

Autor Alan Buis del  Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA

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