Todos los niños de la escuela saben que la Tierra tiene un campo magnético:es lo que hace que las brújulas se alineen de norte a sur y nos permite navegar por los océanos. También protege la atmósfera, y así la vida, del poderoso viento del sol.

Pero, ¿qué pasa con otros planetas similares a la Tierra en la galaxia? ¿También tienen campos magnéticos para proteger la vida emergente?

Un nuevo análisis analiza un tipo de exoplaneta, super-Tierras de hasta cinco veces el tamaño de nuestro propio planeta, y concluye que probablemente tienen un campo magnético. pero uno generado de una manera totalmente novedosa:por los océanos de magma de los planetas.

El sorprendente descubrimiento de que la roca derretida que se agita lentamente en la superficie o debajo de ella puede generar un fuerte campo magnético también sugiere que en los primeros años de la Tierra, cuando era en gran parte un trozo de roca derretida, también tenía un campo magnético generado por magma. Esto fue además de su campo actual, que se genera en el núcleo exterior de hierro líquido.

"Este es un nuevo régimen para la generación de campos magnéticos planetarios, "dijo Burkhard Militzer, profesor de ciencia terrestre y planetaria de UC Berkeley. "Nuestro campo magnético en la Tierra se genera en el núcleo de hierro exterior líquido. En Júpiter, surge de la convección de hidrógeno metálico líquido. En Urano y Neptuno, se supone que se genera en las capas de hielo. Ahora hemos agregado rocas fundidas a esta diversa lista de materiales generadores de campos ".

El vínculo entre el interior de un planeta y su campo magnético también proporciona una forma para que los astrónomos aprendan sobre la composición y las edades de los exoplanetas demasiado lejanos para visitarlos.

"Esto está lejos en el futuro, pero si alguien hace una observación de un exoplaneta y encuentra un campo magnético, que puede ser una indicación de que hay un océano de magma, incluso si no pueden ver esto directamente, "Dijo Militzer.

Las conclusiones también tienen implicaciones para las posibilidades de vida en otros planetas. Mientras los océanos de magma se enfrían desde arriba, una superficie acogedora para la vida podría aparecer mientras el manto derretido continúa agitándose.

"Un campo magnético es útil para proteger una atmósfera planetaria de ser arrastrada por los vientos estelares, "dijo el ex becario postdoctoral de UC Berkeley François Soubiran, ahora en la École Normale Supérieure de Lyon, Francia. "La mayoría de las súper-Tierras que estamos detectando ahora están muy cerca de sus estrellas anfitrionas y expuestas a vientos estelares muy fuertes. Por lo tanto, la posibilidad de que exista un campo magnético es definitivamente un componente clave en la evolución del planeta y su habitabilidad ".

Soubiran y Militzer publicaron sus hallazgos el 24 de septiembre en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Dinamo interno de la Tierra

El campo magnético de la Tierra hoy se genera en el núcleo exterior de hierro fundido, donde masas ascendentes y descendentes de hierro líquido conductor de electricidad, combinado con el giro del planeta, crear una dínamo y un campo magnético persistente.

Pero la Tierra rocosa se fundió después de su formación inicial hace 4.500 millones de años, y algunas capas pueden haber permanecido fundidas y convectivas, como agua hirviendo, solo que más lento, durante millones de años después de su nacimiento. ¿Podría el océano de magma de convección lenta haber generado un campo magnético similar al que se genera hoy en el núcleo de hierro?

La misma pregunta surgió después de que se descubrieron supertierras alrededor de otras estrellas. Las super-Tierras son tan masivas que su interior, el manto, debe permanecer líquido y convectivo durante algunos miles de millones de años después de la formación.

En ambos casos, el magma que hierve lentamente en un planeta en rotación puede generar un fuerte campo magnético solo si la roca líquida conduce la electricidad.

Nadie sabía si esto era cierto.

Los experimentos con silicatos, un término que se refiere a los miles de minerales a base de silicio que componen el interior rocoso de la Tierra, a las altas temperaturas y presiones dentro de una súper Tierra son difíciles. Incluso establecer si una roca permanece sólida o se vuelve líquida no es sencillo en las condiciones típicas de los interiores planetarios:temperaturas de 10, 000 Celsius y presiones 10 millones de veces la del aire que nos rodea.

"A temperaturas y presiones estándar, los silicatos son completamente aislantes; los electrones están estrechamente unidos a los núcleos o están en enlaces moleculares y no pueden moverse libremente y crear corrientes eléctricas macroscópicas, "Soubiran dijo." Incluso si la alta presión interna ayuda a reducir las barreras para que los electrones se muevan, no era necesariamente obvio que los silicatos estuvieran conduciendo en las super-Tierras ".

Pero Soubiran y Militzer tenían acceso a modelos informáticos de minerales a escala atómica que les permitían calcular la conductividad de, en este caso, cuarzo (dióxido de silicio), magnesia (óxido de magnesio) y un óxido de silicio-magnesio (post-perovskita), todos los cuales son comunes en las rocas de la Tierra, la luna y probablemente todos los planetas de nuestro sistema solar.

Después de realizar largos cálculos para cada uno de los tres, descubrieron que estos silicatos se vuelven modestamente conductores cuando cambian de sólido a líquido a altas temperaturas y presiones. Cuando conectaron las conductividades a modelos del interior de la Tierra, descubrieron que las rocas eran suficientemente conductoras para sostener una dínamo y, por tanto, un campo magnético.

"Nuestros cálculos mostraron que la estructura desorganizada del líquido ayudó a que los electrones se volvieran conductores, "Dijo Soubiran. Silicatos líquidos a las 10, 000 Celsius y 10 millones de atmósferas de presión tienen solo una centésima parte de la conductividad del hierro líquido, por ejemplo.

Soubiran señaló que los planetas que rotan con un período de dos días o más generarían un campo magnético similar a la Tierra:un campo dipolar con un norte y un sur claros. Rotación más lenta sin embargo, podría crear un campo más desorganizado que sería más difícil de detectar desde lejos.

Bruce Buffett, un experto de UC Berkeley en la dinámica del interior de la Tierra que no participó en la investigación, dijo que los planetas pueden generar campos magnéticos solo si tienen el equilibrio adecuado de conductividad eléctrica y velocidad del fluido para crear la retroalimentación necesaria para sostener un campo magnético.

"La expectativa de muchos geofísicos era que, al menos en las condiciones de la Tierra, la conductividad de los silicatos líquidos entraría más en la categoría de, bien, si realmente tuvieras, movimientos de fluido realmente grandes para compensar una baja conductividad, es posible que tenga un campo magnético, "dijo Buffett, profesor de ciencias terrestres y planetarias. "Este es el primer cálculo detallado para condiciones de temperatura y presión más altas, y encuentra que las conductividades parecen ser un poco más altas, por lo que los movimientos fluidos que necesitaría para que todo esto funcione son quizás un poco menos extremos ".