Volumen 6 - Nš33 - 1996

Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la
Asociación Ciencia Hoy

CIENCIA EN EL MUNDO

El enigma del Campo Magnetico Terrestre


DIEGO HURTADO DE MENDOZA
Laboratoiuo de Geofísica - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA-CONICET)


No se tiene certeza sobre cómo se produce el campo magnético de la Tierra.
Lo podrían generar los desplazamientos de una capa de metal fundido,
de 2.100 km de espesor ubicada a 3.000 km de la superficie terrestre.


Para muchos hombres del siglo XVII, la luz, la gravedad y el magnetismo ocupaban un lugar en la jerarquía de las entidades espirituales. La fuerza magnética está animada o imita al alma..., escribió el físico y médico inglés William Gilbert (1544-1603) en su obra De Magnete, publicada en Londres en 1600 y considerada por científicos e historiadores como el primer tratado científico acerca del campo magnético terrestre. Un siglo más tarde, en 1701, el físico y astrónomo Edmund Halley (1656-1742), también inglés, amigo de Newton -al punto que financió la impresión del Principia, la obra de este- y más conocido por haber descubierto, en 1682, el cometa que lleva su nombre, publicó la primera carta de declinaciones magnéticas, que había preparado realizando trabajosas y pacientes mediciones en las aguas del Atlántico.

En el siglo XIX, otro inglés, el químico y físico Michael Faraday (1791-1867), ya lejos de la "filosofía magnética" de Gilbert, elaboró la difícil noción de campo y empleó, por primera vez, el término campo magnético. Se crearon, entonces, los primeros observatorios y se acordó un programa precursor de cooperación internacional para estudiar los fenómenos geomagnéticos, iniciativa que, en gran parte, pudo llevarse a cabo porque, en 1838, Karl Friedrich Gauss (1777-1855), matemático, astrónomo y físico alemán, encontró una representación matemática aproximada del campo magnético terrestre. Esta tomó la forma de una suma de términos, conocidos con el bello nombre de esféricos armónicos, de los cuales el primero es dominante y describe el campo que generarían dos polos magnéticos ubicados en el centro de la Tierra (Fig.1).
 

Fig.1
ESQUEMA DE LA TEORIA DE GAUSS (1838) SOBRE EL ORIGEN DEL MAGNETISMO TERRESTRE

Desde entonces, la información recogida de diversas fuentes acerca del campo geomagnético ha aumentado en forma vertiginosa. Por una parte, están las estaciones terrestres que registran lo que los geofisicos llaman variaciones seculares, fluctuaciones del campo geomagnético en períodos que abarcan desde décadas hasta miles de años. Por otra parte, la disciplina conocida como paleomagnetismo estudia las variaciones sufridas por ese campo a lo largo del tiempo geológico; lo hace analizando partículas de hierro imantadas por el magnetismo terrestre en objetos que van desde cerámicas romanas hasta variados estratos de lavas volcánicas. Por úftimo, gran parte de los trabajos actuales giran alrededor de la interpretación de datos provistos por el satélite Magsat, lanzado al espacio en 1980. Una de las conclusiones más desconcertantes que se sacaron de este conjunto de observaciones es que el campo magnético dipolar de la Tierra sufre inversiones de polaridad, que tienen lugar en períodos que deben medirse en la escala temporal geológica, es decir en millones de años, y se producen aparentemente al azar.

En grandes trazos, la Tierra podría describirse a los efectos de esta nota como una esfera compuesta por tres capas concéntricas, a saber:

· el núcleo interior, sólido, constituido por una esfera central de 1200km de radio;

· el núcleo exterior, de metal fundido, la capa intermedia que ocupa la zona entre los 1200km y los 3300km desde el centro de la Tierra, y

· el manto, la capa exterior que, a su vez, tiene tres zonas (de adentro hacia afuera: la inferior, la superior y la litosfera), y ocupa la porción exterior de la esfera terrestre, desde los 3300km a los 6300km desde el centro del planeta.

La respuesta a la pregunta acerca de cómo se produce el campo geomagnético debe buscarse en el núcleo exterior. El análisis de ondas sísmicas indica que se trata de una zona de hierro liquido, con un poco de níquel y algunos elementos livianos. El fluido estaría sometido a presiones del orden del millón de atmósferas y a temperaturas semejantes a las de la superficie del Sol (unos 58000C). El campo magnético terrestre parece deberse al desplazamiento de este mar de hierro sobre el núcleo interior sólido. Imaginar cómo circula ese fluido y establecer la relación de sus movimientos con los valores del campo geomagnético que se miden y, sobre todo, con su carácter dipolar responderían a la pregunta formulada, que encierra un enigma no resuelto.

Para precisar el marco dentro del cual se tejen las especulaciones de los geomagnetistas conviene mencionar primero, los principios físicos básicos de generación de un campo magnético y, segundo, el mecanismo propuesto para el caso particular de la Tierra. De las leyes del electromagnetismo, formuladas alrededor de 1860 por el físico y matemático británico James Clerk Maxwell (1831-1879), se desprenden dos caminos posibles de producción de un campo magnético:

· variaciones temporales de un campo eléctrico, y

· circulación de una corriente eléctrica: si circula corriente por una bobina cilíndrica, la configuración del campo magnético resultante se parecerá a la producida por un di polo. Este fenómeno es simétrico: si un material conductor de la electricidad (un metal, por ejemplo) se mueve en un campo magnético, se inducirá una corriente eléctrica.