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Usando nuevos datos recopilados de sitios en el sur de África, los investigadores de la Universidad de Rochester han extendido su registro del campo magnético de la Tierra durante miles de años hasta el primer milenio.

El registro proporciona un contexto histórico para ayudar a explicar los cambios recientes y en curso en el campo magnético, más prominentemente en un área en el hemisferio sur conocida como la Anomalía del Atlántico Sur.

"Hace tiempo que sabemos que el campo magnético ha cambiado, pero realmente no sabíamos si esto era inusual para esta región en una escala de tiempo más larga, o si era normal", dice Vincent Hare, que recientemente completó un nombramiento asociado postdoctoral en el Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente (EES) en la Universidad de Rochester, y es autor principal de un artículo publicado en Geophysical Research Letters.

El campo magnético que rodea la Tierra no solo dicta si una aguja de la brújula apunta hacia el norte o el sur, sino que también protege al planeta de la radiación dañina del espacio. Hace casi 800,000 años, los polos se cambiaron: el norte apuntaba al sur y viceversa. Los polos nunca se han invertido completamente desde entonces, pero en los últimos 160 años, la intensidad del campo magnético ha disminuido a un ritmo alarmante. La región donde es más débil, y sigue debilitándose, es una gran área que se extiende desde Chile hasta Zimbabwe llamada Anomalía del Atlántico Sur.

Para poner estos cambios relativamente recientes en perspectiva histórica, los investigadores de Rochester, dirigidos por John Tarduno, profesor y presidente de EES, recopilaron datos de sitios del sur de África, que están dentro de la Anomalía del Atlántico Sur, para recopilar un registro de la Tierra magnética fuerza de campo durante muchos siglos. Los datos recopilados previamente por Tarduno y Rory Cottrell, un científico investigador de EES, junto con los modelos teóricos desarrollados por Eric Blackman, profesor de física y astronomía en Rochester, sugieren que la región central debajo del sur de África puede ser la cuna de reveses de polos recientes y futuros .

"Estábamos buscando un comportamiento recurrente de anomalías porque pensamos que eso es lo que está sucediendo hoy y que causa la Anomalía del Atlántico Sur", dice Tarduno. "Encontramos evidencia de que estas anomalías han sucedido en el pasado, y esto nos ayuda a contextualizar los cambios actuales en el campo magnético".

Los investigadores descubrieron que el campo magnético en la región fluctuaba entre 400-450 dC, entre 700-750 dC y nuevamente entre 1225-1550 dC. Esta Anomalía del Atlántico Sur, por lo tanto, es la muestra más reciente de un fenómeno recurrente en el núcleo de la Tierra debajo de África que luego afecta al globo entero.

"Estamos obteniendo pruebas más sólidas de que hay algo inusual en el límite de la chimenea central bajo África que podría estar teniendo un impacto importante en el campo magnético global", dice Tarduno.

Una inversión de polos? Todavía no, dicen los investigadores.
El campo magnético es generado por el remolino de hierro líquido en el núcleo externo de la Tierra. Es aquí, aproximadamente 1800 millas debajo del continente africano, donde existe una característica especial. Los datos sismológicos han revelado una región más densa en las profundidades del sur de África llamada la provincia africana de gran velocidad de baja cizalla. La región se encuentra justo encima del límite entre el núcleo externo líquido caliente y el manto más frío y más rígido. Sentado en la parte superior del núcleo externo líquido, puede hundirse ligeramente, alterando el flujo de hierro y afectando finalmente al campo magnético de la Tierra.

Un cambio importante en el campo magnético tendría ramificaciones de amplio alcance; el campo magnético estimula las corrientes en cualquier cosa con cables largos, incluida la red eléctrica. Los cambios en el campo magnético podrían por lo tanto causar fallas en la red eléctrica, fallas en el sistema de navegación y averías de satélites. Un debilitamiento del campo magnético también podría significar que la radiación más dañina llega a la Tierra y desencadenar un aumento en la incidencia de cáncer de piel.

Hare y Tarduno advierten, sin embargo, que sus datos no necesariamente auguran una reversión de polos completa.

"Ahora sabemos que este comportamiento inusual ha ocurrido al menos un par de veces antes de los últimos 160 años, y es parte de un patrón a largo plazo más grande", dice Hare. "Sin embargo, es demasiado pronto para decir con certeza si este comportamiento conducirá a una reversión completa del polo".

Incluso si no se produce una reversión de polos completa en el futuro cercano, sin embargo, el debilitamiento de la intensidad del campo magnético intriga a los científicos, dice Tarduno. "La posibilidad de una decadencia continua en la fuerza del campo magnético es una preocupación social que merece estudio y monitoreo continuo".

Los investigadores recopilaron datos para este proyecto de una fuente poco probable: antiguos restos de arcilla del sur de África que se remonta a la Edad de Hierro temprana y tardía. Como parte de un campo llamado "arqueomagnetismo", los geofísicos se asocian con los arqueólogos para estudiar el campo magnético pasado.

El equipo de Rochester, que incluía varios estudiantes de pregrado, colaboró ​​con el arqueólogo Thomas Huffman de la Universidad de Witwatersrand en Sudáfrica, un destacado experto en la Edad de Hierro en el sur de África. El grupo excavó muestras de arcilla de un sitio en el valle del río Limpopo, que limita con Zimbabwe, Sudáfrica y Botswana.

Durante la Edad de Hierro en el sur de África, en la época del primer milenio, había un grupo de personas de habla bantú que cultivaban granos y vivían en aldeas compuestas de contenedores de grano, cabañas y cercados de ganado. Los borradores fueron devastadores para su cultura basada en la agricultura. Durante los períodos de calado, realizaban elaboradas purificaciones rituales de las aldeas quemando las chozas y los contenedores de granos.

"Cuando se quema arcilla a temperaturas muy altas, en realidad se estabilizan los minerales magnéticos, y cuando se enfrían desde estas altas temperaturas, se encierran en un registro del campo magnético de la tierra", dice Tarduno.

Los investigadores excavan las muestras, las orientan en el campo y las llevan al laboratorio para realizar mediciones con magnetómetros. De esta manera, pueden usar las muestras para compilar un registro del campo magnético de la Tierra en el pasado.

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