Junto al profesor Oded Aharonson se encuentra la bobina Helmholtz triaxial que se utiliza para generar el campo magnético durante el crecimiento de las muestras de hielo. Crédito:Instituto de Ciencias Weizmann
Se ha escrito la historia de nuestro planeta, entre otras cosas, en la inversión periódica de sus polos magnéticos. Los científicos del Instituto de Ciencias Weizmann proponen una nueva forma de leer este registro histórico:en hielo. Sus hallazgos, que fueron reportados recientemente en Cartas de ciencia terrestre y planetaria , podría conducir a un sondeo refinado de núcleos de hielo y, en el futuro, podría aplicarse para comprender la historia magnética de otros cuerpos en nuestro sistema solar, incluyendo Marte y la luna Europa de Júpiter.
La idea de investigar una posible conexión entre el hielo y la historia magnética de la Tierra surgió lejos de la fuente del hielo del planeta:en la soleada isla de Córcega, donde el Prof. Oded Aharonson del Departamento de Ciencias Planetarias y Terrestres del Instituto, asistía a una conferencia sobre magnetismo. Más específicamente, los investigadores estaban discutiendo el campo conocido como paleo-magnetismo, que se estudia principalmente a través de escamas de minerales magnéticos que han quedado atrapados en rocas o núcleos perforados a través de sedimentos oceánicos. Tales partículas se alinean con el campo magnético de la Tierra en el momento en que quedan atrapadas en su lugar, e incluso millones de años después, los investigadores pueden probar su alineación magnética norte-sur y comprender la posición de los polos magnéticos de la Tierra en ese momento distante. Esto último es lo que le dio a Aharonson la idea:si se pudieran detectar pequeñas cantidades de materiales magnéticos en los sedimentos oceánicos, tal vez también podrían encontrarse atrapados en el hielo y medirse. Parte del hielo congelado en los glaciares en lugares como Groenlandia o Alaska tiene muchos milenios y está en capas como anillos de árboles. Los núcleos de hielo perforados a través de estos se investigan en busca de signos de cosas como el calentamiento planetario o las edades de hielo. ¿Por qué no también las inversiones en el campo magnético?
La primera pregunta que tuvieron que hacer Aharonson y su alumno Yuval Grossman, quien dirigió el proyecto, fue si era posible que el proceso en el que se forma el hielo en regiones cercanas a los polos pudiera contener un registro detectable de inversiones de polos magnéticos. Estas reversiones espaciadas al azar se han producido a lo largo de la historia de nuestro planeta, alimentado por el movimiento caótico de la dínamo de hierro líquido en las profundidades del núcleo del planeta. En formaciones rocosas con bandas y sedimentos estratificados, los investigadores miden el momento magnético (las orientaciones magnéticas norte-sur) de los materiales magnéticos en estos para revelar el momento magnético del campo magnético de la Tierra en ese momento. Los científicos pensaron que tales partículas magnéticas podrían encontrarse en el polvo que queda atrapado, junto con agua helada, en glaciares y capas de hielo.
El equipo de investigación construyó una configuración experimental para simular la formación de hielo como la de los glaciares polares, donde las partículas de polvo en la atmósfera pueden incluso proporcionar los núcleos alrededor del cual se forman los copos de nieve. Los investigadores crearon nevadas artificiales triturando finamente hielo hecho de agua purificada, agregando un poco de polvo magnético, y dejándolo caer a través de una columna muy fría que estaba expuesta a un campo magnético, teniendo este último una orientación controlada por los científicos. Al mantener temperaturas muy frías, alrededor de 30 grados centígrados bajo cero, descubrieron que podían generar "núcleos de hielo" en miniatura en los que la nieve y el polvo se congelaban sólidamente en hielo duro.
"Si el polvo no se ve afectado por un campo magnético externo, se asentará en direcciones aleatorias que se cancelarán entre sí, ", dice Aharonson." Pero si una parte se orienta en una dirección particular justo antes de que las partículas se congelen en su lugar, el momento magnético neto será detectable ".
Para medir el magnetismo de los 'núcleos de hielo' que habían creado en el laboratorio, los científicos de Weizmann los llevaron a la Universidad Hebrea de Jerusalén, al laboratorio del Prof. Ron Shaar, donde un magnetómetro sensible instalado allí es capaz de medir el más mínimo de los momentos magnéticos. El equipo encontró un pequeño pero definitivamente un momento magnético detectable que coincidía con los campos magnéticos aplicados a sus muestras de hielo.
"La historia paleo-magnética de la Tierra se ha estudiado a partir del registro rocoso; leerlo en núcleos de hielo podría revelar dimensiones adicionales, o ayudar a asignar fechas precisas a los otros hallazgos en esos núcleos, ", dice Aharonson." Y sabemos que las superficies de Marte y grandes lunas heladas como Europa han sido expuestas a campos magnéticos. Sería emocionante buscar inversiones de campo magnético en muestras de hielo de otros cuerpos de nuestro sistema solar ".
"Hemos demostrado que es posible, ", añade. Aharonson incluso ha propuesto un proyecto de investigación para una futura misión espacial que implica el muestreo de núcleos de hielo en Marte, y espera que esta demostración de la viabilidad de medir tal núcleo haga avanzar el atractivo de esta propuesta.