Cómo conocer el campo magnético terrestre a partir de restos arqueológicos

Uno de los factores principales que posibilita la existencia de vida en la Tierra es su campo magnético. Pero este «campo de fuerza» invisible no es estático: la intensidad del magnetismo va cambiando con el tiempo en cada punto de la superficie terrestre, la posición de los polos magnéticos varía un poco cada año y hasta se llegan a invertir cada decenas o miles de años.

Nuestra tecnología actual es especialmente vulnerable a los cambios del campo magnético porque su interacción con el viento solar produce tormentas geomagnéticas que pueden sobrecargar la infraestructura eléctrica. Por tanto, entender la evolución pasada del campo magnético es crucial para anticiparse a los problemas podría ocasionar la meteorología espacial en el futuro. Sin embargo, estudiar el pasado del campo magnético terrestre es una tarea complicada.

El origen del campo magnético

En el centro de la Tierra descansa un gran núcleo metálico de hierro y níquel que está divido en dos «capas»: una esfera central que se mantiene sólida pese a su alta temperatura gracias a la altísima presión a la que está sometida y un envoltorio de metal fundido con la misma composición, pero que está en estado líquido porque la presión que actúa sobre él es menor. Estas dos capas son el núcleo interno y el núcleo externo terrestres.

El origen del campo magnético terrestre se encuentra principalmente en ese núcleo externo fundido. A medida que el metal líquido e incandescente se mueve alrededor del núcleo interno sólido, los átomos ionizados (con carga eléctrica) que contiene generan el campo magnético a través de un fenómeno llamado inducción electromagnética. Dicho de otra manera: la rotación del núcleo externo de la Tierra actúa como una especie de dinamo a escala planetaria.

Es decir, que la «forma» que tiene el campo magnético terrestre en cualquier momento dado depende de cómo esté distribuida esa masa de metal fundido alrededor del núcleo interno y a qué velocidad se esté moviendo cada región. De ahí que sea un fenómeno tan dinámico.

Aunque no podemos medir cómo está distribuido ni cómo se mueve exactamente todo ese metal fundido que se mueve bajo nuestros pies a miles de kilómetros de profundidad, se puede averiguar cómo era el campo magnético terrestre en una época determinada si se conocen los parámetros del magnetismo en muchos puntos diferentes de la superficie. El problema es que sólo llevamos un par de siglos midiendo este tipo de datos… O, al menos, haciéndolo de forma consciente.

Materiales antiguos «magnetizados»

Si alguna vez habéis jugado con imanes, habréis comprobado los materiales ferromagnéticos tienden a alinearse en la misma dirección que los polos del campo magnético que actúa sobre ellos. Del mismo modo, los átomos y las moléculas de los materiales ferromagnéticos tienen una propiedad llamada «spin» que tiende a «alinearse» con el campo magnético que los rodea cuando su temperatura es inferior a la llamada temperatura de Curie.

Este fenómeno resulta muy útil para estudiar el pasado del campo magnético terrestre. Si, por ejemplo, una masa de magma contiene sustancias ferromagnéticas como la magnetita, la dirección y la orientación del campo magnético terrestre quedarán «grabadas» en las moléculas de esa sustancia en cuanto se enfríe por debajo de la temperatura de Curie. Como resultado, ciertos tipos de rocas conservan un registro de las propiedades que tenía el campo magnético en el lugar y la época en la que se formaron.

Pero estos «registros» magnéticos no sólo están presentes en las rocas, sino que se encuentran en cualquier masa de material ferromagnético que en algún momento se haya calentado por encima de la temperatura de Curie y luego se haya enfriado. Y eso incluye muchos objetos fabricados por nuestros antepasados.

Por ejemplo, un estudio reciente ha estudiado los restos de 14 hornos de hierro en Kenia y Chad datados de los siglos XIV y XVIII-XIX, respectivamente. Este tipo de hornos están repletos de materiales ferromagnéticos que han sufridos grandes cambios de temperatura y los autores pudieron analizarlos para deducir la intensidad y la orientación del campo magnético local cuando se usaron. Y, al parecer, los datos obtenidos se ajustan a los que predicen los modelos geomagnéticos globales para aquella época y lugar.

Este no es el único estudio que se ha hecho del estilo ni será el último. De hecho, su verdadera importancia radica en que ayuda a ampliar la escasa base de datos arqueomagnéticos que se han obtenido hasta la fecha en el continente africano. Aun así, no deja de ser sorprendente que esa inmensa masa de metal fundido que está a miles de kilómetros bajo nuestros pies dejara pistas invisibles sobre los cambios que experimenta en los utensilios que utilizaron nuestros antepasados.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Es posible que hayáis oído noticias catastrofistas que advierten de la inminencia de la reversión de los polos magnéticos terrestres y de los desastres que ocasionaría este fenómeno. En realidad, los polos magnéticos no se invierten de un día para otro: se trata de un proceso que tarda miles de años en completarse.

REFERENCIAS (MLA):

• Brina Tchibinda Madingoua et al. “First archeomagnetic data from Kenya and Chad: Analysis of iron furnaces from Mount Kenya and Guéra Massif”, Physics of the Earth and Planetary Interiors (2020).