Continúa el misterio acerca de cuándo se formó el campo magnético de la Tierra

En concreto, el equipo examinó el mismo tipo de cristales microscópicos, llamados circones , del mismo yacimiento. Su conclusión es clara: no son confiables como registro de antiguos campos magnéticos . En otras palabras, la comunidad científica aún no sabe si el campo magnético de la Tierra existió hace más de 3.500 millones de años .

«No hay evidencia sólida de un campo magnético anterior a 3.500 millones de años atrás, e incluso si la hubiera, sería muy difícil de encontrar en los circones de Jack Hills», explica Caue Borlina , estudiante graduado en el MIT del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS). Borlina es el primer autor del artículo, que también incluye al profesor EAPS Benjamin Weiss , al investigador principal Eduardo Lima y al investigador Jahandar Ramezan del MIT, junto con otros de la Universidad de Cambridge, la Universidad de Harvard, la Universidad de California en Los Ángeles, la Universidad de Alabama y la Universidad de Princeton.

El campo magnético de la Tierra juega un papel importante en la vida de la Tierra: no solo establece la dirección de las agujas de las brújulas, sino que también actúa como una especie de escudo , desviando el viento solar que de otra manera podría consumir nuestra atmósfera.

Los científicos saben hoy que el campo magnético de la Tierra está impulsado por la solidificación del hierro líquido del núcleo de planeta. El enfriamiento y la cristalización de éste agitan el hierro líquido circundante, creando potentes corrientes eléctricas que generan este campo magnético que se extiende hacia el espacio.

Muchos estudios demuestran que el campo magnético de la Tierra existió hace al menos 3.500 millones de años. Sin embargo, se cree que nuestro núcleo comenzó a solidificarse hace solo 1.000 millones de años, lo que significa que el campo magnético debe haber sido creado por algún otro mecanismo antes. Precisar exactamente cuándo se formó el campo magnético podría ayudar a los científicos a descubrir qué lo generó en un principio. Borlina afirma que su origen también podría iluminar las primeras condiciones en las que se afianzaron las primeras formas de vida de la Tierra.

«En los primeros 1.000 millones de años de la Tierra, entre 4.400 y 3.500 millones de años, fue cuando surgió la vida . Si había un campo magnético o no tiene diferentes implicaciones para el entorno en el que surgió la vida aquí. Esa es la motivación para nuestro trabajo», afirma Borlina.

Los científicos han usado tradicionalmente minerales en rocas antiguas para determinar la orientación e intensidad del campo magnético en el tiempo. A medida que las rocas se forman y se enfrían, los electrones dentro de los granos individuales pueden cambiar en la dirección por el campo magnético circundante. Una vez que la roca se enfría más allá de cierta temperatura, conocida como la temperatura de Curie , las orientaciones de los electrones se «fijan» en la piedra. Los científicos pueden determinar su edad y utilizar magnetómetros estándar para medir su orientación, para estimar la fuerza y la orientación del campo magnético en un momento dado.

Desde 2001, Weiss y su grupo han estudiado la magnetización de las rocas y granos de circón de Jack Hills, con el objetivo de establecer si contienen registros antiguos del campo magnético de la Tierra. «Los circones de Jack Hills son algunos de los objetos magnéticamente más débiles estudiados en la historia del paleomagnetismo», afirma Weiss. «Además, estos circones incluyen los materiales terrestres más antiguos conocidos, lo que significa que hay muchos eventos geológicos que podrían haber restablecido sus registros magnéticos». Es decir, su antigüedad es un arma de doble filo: puede enseñar muchas cosas, pero también han sido más susceptibles de haber sido modificados con el paso del tiempo por otros procesos.

En 2015, un grupo de investigación independiente que también estudiaba los circones de Jack Hills argumentó la evidencia de material magnético en los circones que databan de 4.200 millones de años, la primera prueba de que el campo magnético de la Tierra pudo haber existido antes de 3.500 millones de años atrás. Pero Borlina señala que el equipo no confirmó si el material magnético que detectaron realmente se formó durante o después de que se formase el cristal de circón, hace 4.200 millones de años, un objetivo que él y su equipo asumieron para su nuevo estudio.

Borlina, Weiss y sus colegas recolectaron rocas del mismo yacimiento y, de esas muestras, extrajeron 3.754 granos de circonio . Utilizando técnicas de datación estándar, determinaron la edad de cada grano de circón, que oscilaba entre 1.000 y 4.200 millones de años. Así pudieron hacer una primera criba en la que solo pasaron 250 cristales que tenían más de 3.500 millones de años.

Después, aislaron y fotografiaron cada muestra, buscando signos de grietas o materiales secundarios, como minerales que pueden haberse depositado en el cristal o dentro de él después de que se formara completamente. Así mismo, se buscó evidencia de que se calentaron significativamente desde su formación. De estos 250, identificaron solo tres circones que estaban relativamente libres de tales impurezas y, por lo tanto, podían contener registros magnéticos adecuados.

Luego, el equipo realizó experimentos detallados en estos tres circones para determinar qué tipos de materiales magnéticos contenían. Finalmente determinaron que un mineral magnético llamado magnetita estaba presente en dos de los tres circones . Utilizando un magnetómetro de diamante cuántico de alta resolución, el equipo examinó las secciones transversales de cada uno de los dos circones para mapear la ubicación de la magnetita en cada cristal.

Descubrieron la magnetita que se extiende a lo largo de grietas o zonas dañadas dentro de los circones. Tales grietas, dice Borlina, son vías que permiten el paso de agua y otros elementos dentro de la roca, lo que podría haber sido una oportunidad de la magnetita de «colarse» en su interior mucho más tarde de que se originara el circón . De cualquier manera, Borlina es rotundo: estos circones no pueden usarse como un registro confiable para el campo magnético de la Tierra.

«Hemos demostrado que, antes de hace 3.500 millones de años, todavía no teníamos idea de cuándo comenzó el campo magnético de la Tierra», afirma el científico. Aún así, el equipo subraya que la importancia de las investigaciones de ambos grupos. «Como resultado de todo el trabajo, ahora entendemos mucho mejor cómo estudiar el magnetismo de los materiales geológicos antiguos. Ahora podemos comenzar a aplicar este conocimiento a otros granos minerales y a granos de otros cuerpos planetarios».