Potencia dipolar (a) y potencia no dipolar (b) estimadas en la superficie de la Tierra durante los últimos 100 ka según lo predicho por cinco modelos de campo geomagnético armónico esférico continuo: IMOLEe (Leonhardt et al., 2009), CALS10k.2 (Constable et al. al. et al., 2016), GGF100k (Panovska et al., 2018b), LSMOD.2 (Korte et al., 2019b) y GGFSS70 (Panovska et al., 2021). Cinco recorridos globales y regionales están etiquetados en el panel superior: PB: Post Blake, NGS: Norwegian-Greenland Sea, La: Laschamps, ML: Mono Lake/Auckland y HP: Hilina Pali. Las áreas grises indican las tres excursiones más extensamente estudiadas: NGS, La y ML. Los intervalos de tiempo del modelo y los modelos utilizados para calcular Rc100k se indican mediante barras de colores en la parte inferior. Préstamo: Revista de clima espacial y clima espacial (2022). DOI: 10.1051/swsc/2022027
Nuevos modelos que muestran cómo el campo geomagnético que protege la atmósfera terrestre de los rayos cósmicos ha cambiado durante decenas de miles de años y pueden ayudarnos a comprender cómo ha cambiado el clima en escalas de tiempo similares.
La atmósfera de la Tierra está protegida de los rayos cósmicos y otras partículas energéticas cargadas por un campo magnético, el campo geomagnético, que se extiende hacia el espacio desde el núcleo exterior fundido de nuestro planeta. La fuerza del campo geomagnético no es constante, sino que varía durante miles y decenas de miles de años.
Ahora, un grupo de científicos de China y Alemania, dirigido por Jiawei Gao del Instituto de Geología y Ciencias Geofísicas de la Academia de Ciencias de China en Beijing, ha creado un modelo de fluctuaciones de campo durante los últimos 100.000 años. Su investigación está publicada en Revista de clima espacial y clima espacial.
El campo geomagnético es un fenómeno natural pero muy beneficioso porque protege la atmósfera terrestre de los efectos de los rayos cósmicos y otras partículas energéticas que producen radionucleidos de larga vida como el carbono-14. Cuando se debilita, aumenta el flujo de rayos cósmicos que llegan a la Tierra. Sabemos, por ejemplo, que cada decenas de miles de años el campo sufre un “viaje” o “reversión” que reduce significativamente su fuerza, y estos cambios a largo plazo se ven agravados por fluctuaciones más débiles y rápidas.
“El flujo global de rayos cósmicos que llegaban a la atmósfera terrestre era hasta tres veces mayor en medio del llamado recorrido de Laschamps, hace unos 34.000 años, que en la actualidad, y casi el doble durante otro recorrido, de unos 65.000 años. atrás. hace”, dice Gao.
Comprender estos cambios a lo largo del tiempo puede ayudarnos a comprender los patrones a largo plazo de la actividad solar y los cambios climáticos no antropogénicos, es decir, aquellos que no fueron causados por la actividad humana, que ocurrieron en la prehistoria. Es posible medir la fuerza de un escudo de campo geomagnético usando un parámetro de momento por unidad de carga llamado “rigidez”.
Las partículas cargadas de igual rigidez se mueven de la misma manera. Si estudiamos todas las partículas cargadas que se mueven hacia la atmósfera en un lugar y ángulo de incidencia dados, entonces solo aquellas cuya rigidez es mayor que un cierto valor podrán penetrarla. Este valor o “rigidez de corte geomagnético” es una medida directa de la fuerza del campo geomagnético y, por lo tanto, del grado de protección.
Gao y sus colegas estimaron la rigidez de corte global utilizando modelos de campo geomagnético durante períodos de tiempo durante los últimos 100 000 años, comparando y combinando cuatro modelos de campo diferentes.
“Los primeros modelos se basaron en supuestos de campo dipolar. Los modelos avanzados del campo geomagnético también incluyen componentes no dipolares, que son más precisos que aquellos que involucran solo componentes dipolares”, dice. “Usando estos modelos, descubrimos que durante las excursiones (es decir, cuando la intensidad del campo es baja), el flujo de rayos cósmicos energéticos hacia la atmósfera era alto y era casi independiente de la latitud”.
Estos “mejores modelos disponibles” desarrollados por el equipo de investigación permiten a los científicos estimar la tasa de producción de radionúclidos y, por lo tanto, la tasa de dosis de rayos cósmicos y la actividad solar durante este período. Esto les ayudará a estudiar cómo cambió el clima en la prehistoria, lo que debería proporcionar información útil sobre los mecanismos y efectos del cambio climático antropogénico en la actualidad. Si bien las partículas de alta energía del exterior del sistema solar pueden afectar el clima de la Tierra, existe un consenso científico de que estos factores no son responsables de la tendencia al calentamiento que hemos visto en las últimas décadas. El calentamiento global reciente y el cambio climático relacionado se han atribuido a las actividades humanas, en particular a las emisiones de gases de efecto invernadero.