La aguja de la brújula siempre apunta al norte. Tanto los senderistas como los navegantes de antaño se han guiado por ella para encontrar el rumbo. Sin embargo, si nos remontamos en la larga historia de la Tierra, encontramos varias épocas en las que la aguja de una brújula habría apuntado al sur, justo en la dirección opuesta a la actual. Este sorprendente fenómeno, en el que el imán terrestre se invierte por completo, se llama «inversión geomagnética» (Geomagnetic Reversal).
En términos sencillos, la inversión geomagnética consiste en que los polos norte y sur del campo magnético terrestre intercambian sus posiciones. Aquí, el norte y el sur se refieren a la orientación del campo magnético y se distinguen de los polos geográficos que aparecen en los mapas. El suelo sigue en su sitio y la Tierra continúa girando en el mismo sentido. Lo único que se invierte es la orientación del campo magnético que se genera en el interior del planeta.
Veremos, en orden, cómo se genera el campo magnético terrestre, cómo descubrieron los científicos las huellas de las inversiones, qué ocurre durante una inversión y cuál es el estado actual del campo magnético de la Tierra.
El secreto del imán terrestre que se invierte
¿Cómo se genera el campo magnético terrestre?
En las profundidades de la Tierra hay un núcleo compuesto de hierro y níquel. En el centro, el núcleo interno es sólido y duro, mientras que el núcleo externo que lo rodea está formado por metal fundido a alta temperatura. El movimiento continuo de este metal líquido genera el campo magnético terrestre.
(1) Geodinamo (Geodynamo)
El calor hace que el hierro fundido ascienda y descienda por convección, y la rotación de la Tierra hace que ese flujo forme remolinos. Cuando el metal conductor se mueve de esta manera, se generan corrientes eléctricas, que a su vez producen un campo magnético. El mecanismo por el que este proceso se mantiene por sí solo se llama geodinamo.
(2) Un imán de barra inclinado
El campo magnético terrestre suele compararse con el de un enorme imán de barra situado en el centro de la Tierra. Este imán está inclinado unos 11 grados respecto al eje de rotación, de modo que el norte magnético que indica la brújula se desvía ligeramente del polo norte que aparece en los mapas.
(3) Un campo magnético en constante cambio
El flujo del núcleo externo jamás se detiene, por lo que la intensidad y la orientación del campo magnético cambian continuamente, poco a poco. La inversión geomagnética puede entenderse como un caso extremo de esos cambios.
Huellas de las inversiones grabadas en las rocas y el fondo marino
Los científicos descubrieron inversiones que habían ocurrido mucho antes de que existieran los seres humanos gracias a diminutos granos magnéticos en las rocas. Cuando la lava se enfría y se solidifica, los minerales que contienen hierro quedan alineados con la orientación que tenía el campo magnético en ese momento.
(1) Rocas volcánicas con magnetización inversa
A comienzos del siglo 20, el geofísico francés Bernard Brunhes fue el primero en advertir que algunas rocas volcánicas estaban magnetizadas en sentido opuesto al del campo magnético actual. A finales de la década de 1920, el japonés Motonori Matuyama descubrió que todas las rocas con magnetización inversa procedían exclusivamente de estratos antiguos.
(2) Rayas de cebra en el fondo marino
Entre las décadas de 1950 y 60, los buques de investigación midieron y cartografiaron el campo magnético del fondo marino. Así aparecieron, a lo largo de las dorsales oceánicas, franjas en las que se alternaban las polaridades normal e inversa. En 1963, Frederick Vine y Drummond Matthews explicaron que esas franjas se formaban cuando la corteza oceánica recién creada en la dorsal se desplazaba hacia ambos lados conservando el registro de la orientación del campo magnético de aquel momento. Esta interpretación se convirtió en una prueba decisiva a favor de la expansión del fondo oceánico y de la tectónica de placas.
¿Con qué frecuencia ocurren las inversiones y cuánto duran?
Las inversiones geomagnéticas ocurren de forma irregular, sin un ciclo fijo. En los últimos 8,300 períodos de diez mil años se han producido al menos 183 inversiones, lo que equivale en promedio a una cada varios cientos de miles de años. También ha habido épocas en las que transcurrieron decenas de millones de años sin una sola inversión.
- Última inversión (Brunhes–Matuyama Reversal). Ocurrió hace aproximadamente 78 veces diez mil años y se conoce como inversión de Brunhes–Matuyama en honor a los dos científicos. La inversión quedó claramente registrada en los estratos de la prefectura japonesa de Chiba. En 2020 se dio el nombre de «Chibaniense» (Chibanian) a la edad geológica definida tomando estos estratos como referencia.
- Duración de la inversión (Transition Duration). Se estima que la mayoría de las inversiones duran aproximadamente entre 1,000 y 10,000 años. Algunos estudios calculan que la última inversión duró unos 2 períodos de diez mil años más 2 mil años.
- Excursión geomagnética breve (Geomagnetic Excursion). También ha habido episodios en los que el campo magnético experimentó una fuerte perturbación durante un breve período y luego recuperó su orientación original, como la excursión de Laschamp (Laschamp Excursion), ocurrida hace unos 4 períodos de diez mil años más 1 mil años.
Durante una inversión, el campo magnético nunca llega a desaparecer por completo. Su intensidad disminuye considerablemente y surgen pequeños polos dispersos en distintos lugares. Con el tiempo, el campo se estabiliza con una nueva orientación.
¿Se está invirtiendo ahora el campo magnético terrestre?
Según las observaciones de los satélites Swarm de la Agencia Espacial Europea (ESA), el campo magnético terrestre se ha debilitado en promedio alrededor de un 9 % a escala mundial durante los últimos 200 años. Por eso, de vez en cuando se plantea la posibilidad de que pronto comience una inversión.
(1) Anomalía del Atlántico Sur (South Atlantic Anomaly)
En el cielo entre África y América del Sur hay una extensa región donde el campo magnético es especialmente débil. Los satélites que pasan por ella quedan más expuestos a las partículas que llegan del espacio y, por tanto, son más propensos a sufrir fallos.
(2) Aún no hay motivo de preocupación
Los científicos consideran que el debilitamiento actual se encuentra dentro del intervalo de variación natural. El campo magnético actual es incluso más intenso que su promedio a largo plazo, por lo que faltan pruebas para afirmar que una inversión esté a punto de comenzar.
(3) Relación con nuestra vida cotidiana
Para las personas que se encuentran en la superficie terrestre, estos cambios apenas tienen efectos, aunque sí afectan al funcionamiento de los satélites y a los dispositivos de navegación. Por eso, el Modelo Magnético Mundial (World Magnetic Model), elaborado conjuntamente por organismos de Estados Unidos y el Reino Unido, se actualiza cada 5 años y los cambios se incorporan a los mapas de los teléfonos inteligentes y a los sistemas de navegación de aviones y barcos.
La inversión geomagnética muestra que el movimiento del metal líquido a miles de kilómetros bajo nuestros pies llega a influir en el aspecto de todo el planeta. Gracias al registro que dejaron los diminutos imanes en las rocas y el fondo marino, los científicos han podido reconstruir la historia del movimiento de los continentes e incluso determinar la edad de los estratos.
Comprender que hasta en la familiar aguja de una brújula está contenida la larga historia de la Tierra es el primer paso para entender nuestro planeta a través de las ciencias de la Tierra.
