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domingo, 28 de marzo de 2010

La teoría de la dínamo terrestre explicada

Los recientes descubrimientos plantean cuestiones sobre cómo los planetas pequeños pueden tener campos magnéticos auto-sostenibles.

Una visión artística del interior de la Tierra, destacando las sucesivas capas. El campo magnético de la Tierra se genera a partir del hierro líquido situado en el núcleo externo del planeta, que se mueve constantemente a medida que el planeta se enfría. El núcleo externo se encuentra a unos 3.000 kilómetros por debajo de la superficie terrestre. Gráfico: Christine Daniloff.

El campo magnético global de la Tierra es generado en su núcleo metálico, situado a casi 3.000 kilómetros por debajo de la superficie del planeta. Ese campo ha existido en la Tierra por lo menos desde hace 3.500 millones de años y ofrece pistas sobre cómo se han formado otros planetas, las estrellas y los cuerpos celestes.

Mientras los científicos afinan su comprensión de cómo funciona este campo, en su investigación en curso de la historia planetaria, una idea que utilizan para explicar este proceso es la teoría de la dinamo, la idea de que existe una gran dinamo, o generador de campo magnético, en el núcleo externo de la Tierra, donde el hierro líquido se mueve constantemente a medida que el planeta se enfría. Este movimiento contínuo genera corrientes eléctricas debidas a los electrones que se mueven a través del líquido. En ese proceso, la energía del fluido en movimiento se convierte en un campo magnético que puede ser sostenido por miles de millones de años.

El conocimiento de que los cuerpos planetarios como la Tierra, la Luna, Marte, e incluso los asteroides tienen, o una vez tuvieron, un campo magnético, es crucial para entender su historia y su estructura interna. Esto se debe a que la presencia de un campo magnético dentro de un cuerpo también revela como probablemente se formó el núcleo metálico que genera ese campo, de acuerdo con Benjamin Weiss, profesor asociado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias. Este campo es una de las pocas maneras de percibir en forma remota un núcleo metálico tan profundamente enterrado debajo de la superficie de un cuerpo.

Si se magnetiza un fragmento de roca o de un cuerpo planetario, esto sugiere que el cuerpo experimentó la fusión a gran escala, en la que el material más pesado se hundió en el interior para formar un núcleo metálico y material más ligero flotando hacia la superficie, para crear una corteza rocosa. Este proceso le da a un planeta su historia como tal. "De lo contrario, sería un montón de polvo espacial", dijo Weiss.

La determinación de si un planeta generó un campo magnético en el pasado no sólo es importante para inferir la presencia de un núcleo, sino que también puede ser importante para aprender sobre el origen del cuerpo planetario e incluso la historia del cambio climático en ese cuerpo.

Por ejemplo, a pesar de que Marte no tiene un campo magnético generado por una dínamo central hoy, Weiss y sus colegas han identificado magnetización en las rocas marcianas, lo que indica que Marte tuvo un fuerte campo global miles de millones de años atrás. Parece que la desaparición de esta dínamo inicial coincidió con la pérdida de la densa atmósfera temprana de Marte y la transición del promitivo clima cálido y húmedo a las condiciones frías e inhóspitas actuales del planeta.

Pero la comprensión de los científicos de la teoría de la dínamo se ha complicado por los recientes descubrimientos de rocas magnetizadas de la Luna y de antiguos meteoritos, así como el hallazgo de un campo de dínamo activa sobre Mercurio, todos ellos lugares que se pensaba que tal vez se han enfriado demasiado rápido o eran demasiado pequeños para generar un campo magnético auto-sostenible. Se creía que los cuerpos más pequeños no podían tener dínamos porque se enfrían más rápidamente y por lo tanto tendrían más probabilidades de tener núcleos metálicos que no se quedan en estado líquido durante mucho tiempo.

En 2008, un grupo conducido por el MIT, que incluía a Weiss, descubrió huellas magnéticas en trozos de pequeños objetos llamados planetesimales rocosos, que se cree que se estrellaron entre sí para formar los planetas rocosos hace 4.500 millones años atrás. Planetesimales que se había pensado que eran demasiado pequeños para haber formado dínamos en los núcleos. De acuerdo con Weiss, el hallazgo sugiere que el mantenimiento de un campo magnético como el de la Tierra no requiere un gran núcleo de refrigeración líquida que se mueva constantemente y genere corrientes, sino que también podría ser de alguna manera generado por el núcleo de un cuerpo más pequeño, como los planetesimales, algunos de los cuales sólo tienen 160 kilómetros de ancho.

Los científicos pronto tendrán la gran y esperada oportunidad de explorar la relación entre el tamaño de un cuerpo y su capacidad de tener una dinamo gracias a la nave espacial Dawn de la NASA, que fue lanzada en septiembre de 2007 para el estudio de Ceres y Vesta, los dos mayores asteroides en el cinturón de asteroides situados entre Marte y Júpiter. Dawn está programada para entrar en órbita alrededor de Vesta en 2011, y uno de los principales objetivos de la misión es probar si Vesta, que tiene un diámetro medio de 530 kilómetros, tiene un núcleo. Un grupo de meteoritos magnetizados conocidos como los meteoritos HED se cree que son de Vesta y podrían ser evidencia de una temprana dínamo en el asteroide.

Acondritas del grupo HED. De izquierda a derecha, una howardita, una eucrita y una diogenita. Crédito: Wikipedia.



Artículo traducido y adaptado de:
Explained: Dynamo theory
Por Morgan Bettex, MIT News Office.

Información relacionada:
Misión DAWN de la NASA (JPL)
Grupo HED de meteoritos (Wikipedia)

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