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Árboles de 42.000 años permiten un análisis preciso de la última inversión del campo magnético de la Tierra

Árboles de 42.000 años permiten un análisis preciso de la última inversión del campo magnético de la Tierra

Tronco de árbol antiguo de Kauri

Antiguo registro de árbol kauri de Ngawha, Nueva Zelanda. Crédito: Nelson Parker

Las mediciones de radiocarbono en los restos de árboles kauri de Nueva Zelanda de 42.000 años proporcionan la base para una mejor calibración de los archivos geológicos de este período.

La última inversión completa del campo magnético de la Tierra, el llamado evento de Laschamps, tuvo lugar hace 42.000 años. Los análisis de radiocarbono de los restos de árboles kauri de Nueva Zelanda ahora permiten por primera vez cronometrar y analizar con precisión este evento y sus efectos asociados, así como calibrar archivos geológicos como sedimentos y núcleos de hielo de este período. Las simulaciones basadas en esto muestran que la fuerte reducción del campo magnético tuvo efectos considerables en la atmósfera de la Tierra. Así lo demuestra un equipo internacional liderado por Chris Turney de la Universidad Australiana de Nueva Gales del Sur, con la participación de Norbert Nowaczyk del Centro Alemán de Investigación de Geociencias de Potsdam y Florian Adolphi del Instituto Alfred Wegener, en un estudio que ahora aparece en el periódico Ciencias.

El campo magnético de la Tierra sufre fluctuaciones permanentes y, en ocasiones, incluso se producen inversiones de polaridad. Sus causas, curso y efectos aún no se comprenden completamente. Los investigadores ahora han investigado el llamado evento de Laschamps con más detalle. Se refiere a la última inversión completa de la polaridad del campo magnético de la Tierra hace unos 42.000 años. El campo magnético no solo cambió de dirección, sino que también perdió fuerza drásticamente durante un período de varios cientos de años.

Hace unos 42.000 años, el polo norte magnético se movió hacia el sur. Dentro de este proceso, que duró unos 500 años, el campo magnético se debilitó entre un seis y un cero por ciento. Durante un período de aproximadamente 500 años, los polos permanecieron invertidos, con una intensidad de campo que varió por debajo del 28 por ciento del valor actual, solo para invertirse nuevamente en el transcurso de aproximadamente 250 años.

Antiguo registro de árbol Kauri de Ngawha, Nueva Zelanda

Antiguo registro de árbol kauri de Ngawha, Nueva Zelanda. Crédito: Nelson Parker

Esta clasificación cronológica exacta ahora es posible al vincular diferentes conjuntos de datos. En primer lugar, los investigadores utilizaron los resultados del campo magnético terrestre de los núcleos de sedimentos del Mar Negro por Norbert Nowaczyk y su equipo de 2013, que se compararon con los núcleos de hielo de Groenlandia a través de la variación climática documentada al mismo tiempo.

En segundo lugar, el análisis exacto y la datación de los eventos solo fue posible gracias al análisis de radiocarbono (14C) de un árbol kauri subfósil que creció en los humedales de Ngawha en el norte de Nueva Zelanda durante aproximadamente 1700 años durante el período en cuestión y fue posteriormente muy bien conservado en los pantanos.

Chris Turney había informado sobre este hallazgo hace unos 40.000 años durante una visita al Centro Alemán de Investigación de Geociencias en Potsdam (GFZ) hace unos años. “Como científico geomagnético, inmediatamente tuve en mente un vínculo con el evento de Laschamps y sugerí análisis de 14C, que aún no se habían hecho en árboles en ese momento”, dice Nowaczyk, quien dirige el Laboratorio de Paleo- y Magnetismo de Rocas en el GFZ.

El trasfondo: Con la disminución del campo magnético, la Tierra está perdiendo un importante escudo protector contra la radiación cósmica, al menos en parte. Esto también se refleja en el aumento de los niveles del isótopo de carbono radiactivo 14C en los árboles. La razón de esto es el aumento de la formación de 14C en la atmósfera de la Tierra durante el bombardeo de nitrógeno por partículas cósmicas cargadas eléctricamente de alta energía.

“Los árboles kauri subfósiles son un interesante archivo de la composición atmosférica”, dice Florian Adolphi, paleoclimatólogo del Instituto Alfred Wegener, Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina (AWI). Estos árboles pueden vivir varios miles de años y registrar variaciones anuales en el contenido de radiocarbono atmosférico a medida que crecen, lo que el equipo de investigación midió con precisión.

“Estos datos mejoran la curva de calibración para la datación por radiocarbono, lo que permite una datación más precisa de una amplia gama de archivos climáticos y fósiles. También permiten una comparación directa con los núcleos de hielo: los isótopos de berilio medidos allí muestran variaciones similares al radiocarbono en los árboles, ya que la producción de ambos isótopos en la atmósfera terrestre depende de la intensidad de los rayos cósmicos que golpean la Tierra ”, explica el co del estudio. -autor. Utiliza este efecto para sincronizar árboles y núcleos de hielo con alta precisión y reducir la incertidumbre de comparar los dos archivos de varios miles de años a unos 100 años.

Para investigar más los efectos del campo magnético de la Tierra débil en la atmósfera y, por lo tanto, también en el clima global, los investigadores llevaron a cabo simulaciones de la química atmosférica. Entre otras cosas, encontraron una disminución del ozono. “La radiación sin filtrar del espacio estaba rompiendo partículas de aire en la atmósfera de la Tierra, separando electrones y emitiendo luz, un proceso llamado ionización”, explica Turney. "El aire ionizado 'chisporroteó' la capa de ozono". Esto desencadenó una ola de cambios en la atmósfera, incluido un aumento de los espectáculos de luz deslumbrante que conocemos como la aurora boreal, que en ese momento puede haberse observado no solo cerca de los polos sino en todo el mundo.

Es importante analizar más a fondo los efectos del campo magnético débil en esta dirección en vista de los desarrollos actuales, dice Nowaczyk. Porque el campo magnético de la Tierra ya se ha estado debilitando durante unos 2000 años. En comparación con las primeras mediciones directas de hace 170 años, se observó un debilitamiento del nueve por ciento, en el área del Atlántico Sur incluso del treinta por ciento. Es discutible si esto significa que una inversión de polos está a la vista durante los próximos mil o dos mil años. Sin embargo, un colapso del escudo de radiación natural supondría un gran desafío para nuestra sociedad actual, que se basa en gran medida en la electrónica.

Sobre la base de estas nuevas posibilidades para la clasificación cronológica de los eventos de hace 42.000 años, los principales autores del estudio plantearon hipótesis aún más trascendentales sobre los efectos de la inversión del campo magnético de la Tierra, por ejemplo con respecto a la extinción de los neandertales o el inicio de las pinturas rupestres. Nowaczyk no descarta la posibilidad de que existan conexiones causales aquí, pero lo considera bastante improbable.

Para obtener más información sobre esta investigación, lea La inversión del campo magnético de la Tierra hace 42.000 años desencadenó una crisis ambiental global.

Referencia: "Una crisis ambiental global hace 42.000 años" por Alan Cooper, Chris SM Turney, Jonathan Palmer, Alan Hogg, Matt McGlone, Janet Wilmshurst, Andrew M. Lorrey, Timothy J. Heaton, James M. Russell, Ken McCracken, Julien G. Anet, Eugene Rozanov, Marina Friedel, Ivo Suter, Thomas Peter, Raimund Muscheler, Florian Adolphi, Anthony Dosseto, J. Tyler Faith, Pavla Fenwick, Christopher J. Fogwill, Konrad Hughen, Mathew Lipson, Jiabo Liu, Norbert Nowaczyk, Eleanor Rainsley, Christopher Bronk Ramsey, Paolo Sebastianelli, Yassine Souilmi, Janelle Stevenson, Zoë Thomas, Raymond Tobler y Roland Zech, 19 de febrero de 2021, Ciencias.DOI: 10.1126 / science.abb8677

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