El hecho de que un planeta tenga o no un campo magnético ayuda mucho a determinar si es habitable o no. Mientras que la Tierra tiene una magnetosfera fuerte que protege la vida de la radiación nociva y evita que el viento solar elimine su atmósfera, el planeta ya no lo hace Marte. Por eso pasó de ser un mundo con una atmósfera más espesa y agua líquida en su superficie al lugar frío y seco que es hoy.
Por esta razón, los científicos siempre han tratado de comprender qué potencia el campo magnético de la Tierra. Hasta ahora, el consenso ha sido que fue el efecto dinamo creado por el núcleo externo líquido de la Tierra girando en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra. Sin embargo, una nueva investigación del Instituto de Tecnología de Tokio sugiere que en realidad puede deberse a la presencia de cristalización en el núcleo de la Tierra.
La investigación fue realizada por científicos del Earth-Life Science Institute (ELSI) en Tokyo Tech. Según su estudio, titulado "Cristalización del dióxido de silicio y evolución compositiva del núcleo de la Tierra", que apareció recientemente en Naturaleza - la energía que impulsa el campo magnético de la Tierra puede tener más que ver con la composición química del núcleo de la Tierra.
De particular preocupación para el equipo de investigación fue la tasa de enfriamiento del núcleo de la Tierra durante el tiempo geológico, que ha sido objeto de debate durante algún tiempo. Y para el Dr. Kei Hirose, director del Earth-Life Science Institute y autor principal del artículo, ha sido una búsqueda de toda la vida. En un estudio de 2013, compartió los resultados de la investigación que indicaron cómo el núcleo de la Tierra puede haberse enfriado más significativamente de lo que se pensaba anteriormente.
Él y su equipo concluyeron que desde la formación de la Tierra (hace 4.500 millones de años), el núcleo puede haberse enfriado hasta 1.000 ° C (1.832 ° F). Estos hallazgos fueron bastante sorprendentes para la comunidad de ciencias de la Tierra, lo que condujo a lo que los científicos llamaron la "Nueva paradoja del calor del núcleo". En resumen, esta tasa de enfriamiento del núcleo significaría que se necesitaría alguna otra fuente de energía para sostener el campo geomagnético de la Tierra.
Además de esto, y relacionado con el tema del enfriamiento del núcleo, había algunas preguntas sin resolver sobre la composición química del núcleo. Como dijo el Dr. Kei Hirose en un comunicado de prensa de Tokyo Tech:
“El núcleo es principalmente hierro y algo de níquel, pero también contiene alrededor del 10% de aleaciones ligeras como silicio, oxígeno, azufre, carbono, hidrógeno y otros compuestos. Creemos que muchas aleaciones están presentes simultáneamente, pero no sabemos la proporción de cada elemento candidato ".
Para resolver esto, Hirose y sus colegas de ELSI realizaron una serie de experimentos en los que varias aleaciones fueron sometidas a condiciones de calor y presión similares a las del interior de la Tierra. Esto consistió en usar un yunque de diamante para exprimir muestras de aleación del tamaño de polvo para simular condiciones de alta presión, y luego calentarlas con un rayo láser hasta que alcanzaron temperaturas extremas.
En el pasado, la investigación sobre aleaciones de hierro en el núcleo se ha centrado principalmente en aleaciones de hierro-silicio u óxido de hierro a altas presiones. Pero por el bien de sus experimentos, Hirose y sus colegas decidieron centrarse en la combinación de silicio y oxígeno, que se cree que existen en el núcleo externo, y examinar los resultados con un microscopio electrónico.
Lo que los investigadores encontraron fue que bajo condiciones de extrema presión y calor, las muestras de silicio y oxígeno se combinaron para formar cristales de dióxido de silicio, que eran similares en composición al cuarzo mineral que se encuentra en la corteza terrestre. Ergo, el estudio mostró que la cristalización del dióxido de silicio en el núcleo externo habría liberado suficiente flotabilidad para impulsar la convección del núcleo y un efecto dinamo desde el principio del Hade eón en adelante.
Como John Hernlund, también miembro de ELSI y coautor del estudio, explicó:
“Este resultado resultó importante para comprender la energía y la evolución del núcleo. Estábamos entusiasmados porque nuestros cálculos mostraron que la cristalización de cristales de dióxido de silicio desde el núcleo podría proporcionar una inmensa fuente de energía nueva para alimentar el campo magnético de la Tierra ".
Este estudio no solo proporciona evidencia para ayudar a resolver la llamada "Nueva paradoja del calor del núcleo", sino que también puede ayudar a avanzar en nuestra comprensión de cómo eran las condiciones durante la formación de la Tierra y el Sistema Solar temprano. Básicamente, si el silicio y el oxígeno forman cristales de dióxido de silicio en el núcleo externo con el tiempo, tarde o temprano, el proceso se detendrá una vez que el núcleo se quede sin estos elementos.
Cuando eso suceda, podemos esperar que el campo magnético de la Tierra se vea afectado, lo que tendrá implicaciones drásticas para la vida en la Tierra. También ayuda a imponer restricciones a las concentraciones de silicio y oxígeno que estaban presentes en el núcleo cuando se formó la Tierra, lo que podría contribuir en gran medida a informar nuestras teorías sobre la formación del Sistema Solar.
Además, esta investigación puede ayudar a los geofísicos a determinar cómo y cuándo otros planetas (como Marte, Venus y Mercurio) todavía tenían campos magnéticos (y posiblemente conduzcan a ideas sobre cómo podrían volver a activarse). Incluso podría ayudar a los equipos científicos de caza de exoplanetas a determinar qué exoplanetas tienen magnetosferas, lo que nos permitiría descubrir qué mundos extrasolares podrían ser habitables.
