Minerales microscópicos excavados en un antiguo afloramiento de Jack Hills, en Australia Occidental, han sido objeto de un intenso estudio geológico, ya que parecen tener rastros del campo magnético de la Tierra que se remontan a hace 4.200 millones de años. Eso es casi mil millones de años antes de cuando se pensaba que se originaba el campo magnético. y casi de regreso a la época en que se formó el planeta.

Pero por muy intrigante que pueda ser esta historia de origen, un equipo liderado por el MIT ahora ha encontrado evidencia de lo contrario. En un artículo publicado en Avances de la ciencia , el equipo examinó el mismo tipo de cristales, llamados circones, excavado en el mismo afloramiento, y han llegado a la conclusión de que los zircones que recolectaron no son fiables como registradores de campos magnéticos antiguos.

En otras palabras, el jurado aún está deliberando sobre si el campo magnético de la Tierra existió antes de hace 3.500 millones de años.

"No hay evidencia sólida de un campo magnético antes de hace 3.500 millones de años, e incluso si hubiera un campo, será muy difícil encontrar pruebas de ello en los circones de Jack Hills, "dice Caue Borlina, estudiante de posgrado en el Departamento de Tierra del MIT, Atmosférico, y Ciencias Planetarias (EAPS). "Es un resultado importante en el sentido de que sabemos qué no buscar más".

Borlina es la primera autora del artículo, que también incluye al profesor de EAPS Benjamin Weiss, Investigador científico principal Eduardo Lima, y el científico investigador Jahandar Ramezan del MIT, junto con otros de la Universidad de Cambridge, Universidad Harvard, la Universidad de California en Los Ángeles, la Universidad de Alabama, y la Universidad de Princeton.

Un campo suscitado

Se cree que el campo magnético de la Tierra juega un papel importante en hacer que el planeta sea habitable. No solo un campo magnético establece la dirección de las agujas de nuestra brújula, también actúa como una especie de escudo, desviar el viento solar que, de otro modo, podría corroer la atmósfera.

Los científicos saben que hoy en día el campo magnético de la Tierra es impulsado por la solidificación del núcleo de hierro líquido del planeta. El enfriamiento y cristalización del núcleo agita el hierro líquido circundante, creando poderosas corrientes eléctricas que generan un campo magnético que se extiende hacia el espacio. Este campo magnético se conoce como geodinamo.

Múltiples líneas de evidencia han demostrado que el campo magnético de la Tierra existió hace al menos 3.500 millones de años. Sin embargo, se cree que el núcleo del planeta comenzó a solidificarse hace solo mil millones de años, lo que significa que el campo magnético debe haber sido impulsado por algún otro mecanismo antes de hace mil millones de años. Determinar exactamente cuándo se formó el campo magnético podría ayudar a los científicos a descubrir qué lo generó para empezar.

Borlina dice que el origen del campo magnético de la Tierra también podría iluminar las condiciones tempranas en las que se establecieron las primeras formas de vida de la Tierra.

"En los primeros mil millones de años de la Tierra, entre 4,4 mil millones y 3,5 mil millones de años, ahí es cuando la vida estaba emergiendo, "Dice Borlina." El tener un campo magnético en ese momento tiene diferentes implicaciones para el medio ambiente en el que surgió la vida en la Tierra. Esa es la motivación de nuestro trabajo ".

"No puedo confiar en circón"

Los científicos han utilizado tradicionalmente minerales en rocas antiguas para determinar la orientación e intensidad del campo magnético de la Tierra en el tiempo. A medida que las rocas se forman y se enfrían, los electrones dentro de los granos individuales pueden desplazarse en la dirección del campo magnético circundante. Una vez que la roca se enfría más allá de una cierta temperatura, conocida como la temperatura de Curie, las orientaciones de los electrones están grabadas en piedra, por así decirlo. Los científicos pueden determinar su edad y usar magnetómetros estándar para medir su orientación, para estimar la fuerza y ​​la orientación del campo magnético de la Tierra en un momento dado.

Desde el 2001, Weiss y su grupo han estado estudiando la magnetización de las rocas de Jack Hills y los granos de circonio, con el desafiante objetivo de establecer si contienen registros antiguos del campo magnético de la Tierra.

"Los circones de Jack Hills son algunos de los objetos magnéticos más débiles estudiados en la historia del paleomagnetismo, "Weiss dice". 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 ".

En 2015, otro grupo de investigación que también había comenzado a estudiar los circones de Jack Hills argumentó que encontraron evidencia de material magnético en circones que datan de 4.200 millones de años, la primera evidencia de que el campo magnético de la Tierra puede haber existido antes de hace 3.500 millones de años.

Pero Borlina señala que el equipo no confirmó si el material magnético que detectaron se formó realmente durante o después de que se formara el cristal de circón hace 4.200 millones de años, un objetivo que él y su equipo asumieron para su nuevo artículo.

Borlina, Weiss, y sus colegas habían recolectado rocas del mismo afloramiento de Jack Hills, y de esas muestras, extraído 3, 754 granos de circón, cada uno tiene alrededor de 150 micrómetros de largo, aproximadamente el ancho de un cabello humano. Usando técnicas estándar de citas, determinaron la edad de cada grano de circón, que osciló entre 1 mil millones y 4,2 mil millones de años.

Alrededor de 250 cristales tenían más de 3.500 millones de años. El equipo aisló y tomó imágenes de esas muestras, buscando signos de grietas o materiales secundarios, como los minerales que pueden haberse depositado sobre o dentro del cristal después de que se haya formado por completo, y buscó evidencia de que se calentaron significativamente durante los últimos miles de millones de años desde que se formaron. 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 llevó a cabo experimentos detallados con estos tres circones para determinar qué tipos de materiales magnéticos podrían contener. Finalmente, determinaron que un mineral magnético llamado magnetita estaba presente en dos de los tres circones. Usando un magnetómetro cuántico de diamantes de alta resolución, el equipo observó secciones transversales de cada uno de los dos circones para mapear la ubicación de la magnetita en cada cristal.

Descubrieron magnetita a lo largo de grietas o zonas dañadas dentro de los circones. Tales grietas Borlina dice:son caminos que permiten el paso del agua y otros elementos al interior de la roca. Tales grietas podrían haber dejado entrar magnetita secundaria que se asentaba en el cristal mucho más tarde que cuando se formó originalmente el circón. De cualquier manera, Borlina dice que la evidencia es clara:estos circones no se pueden usar como un registrador confiable del campo magnético de la Tierra.

"Esta es una evidencia de que no podemos confiar en estas mediciones de circón para el registro del campo magnético de la Tierra, "Dice Borlina." Hemos demostrado eso, antes de hace 3.500 millones de años, todavía no tenemos idea de cuándo comenzó el campo magnético de la Tierra ".

A pesar de estos nuevos resultados, Weiss enfatiza que los análisis magnéticos previos de estos circones siguen siendo muy valiosos.

"El equipo que informó sobre el estudio magnético de circón original merece mucho crédito por tratar de abordar este problema enormemente desafiante, ", Dice Weiss." Como resultado de todo el trabajo de ambos grupos, ahora entendemos mucho mejor cómo estudiar el magnetismo de los materiales geológicos antiguos. Ahora podemos comenzar a aplicar este conocimiento a otros granos minerales ya granos de otros cuerpos planetarios ".