Una excursión geomagnética , al igual que una inversión geomagnética , es un cambio significativo en el campo magnético de la Tierra . A diferencia de las inversiones , una excursión no es una reorientación "permanente" del campo a gran escala, sino que representa un cambio dramático, típicamente ( geológicamente ) de corta duración en la intensidad del campo, con una variación en la orientación de los polos de hasta 45 ° desde la posición anterior. [1]
Los eventos de excursión normalmente sólo duran entre unos pocos miles y unas pocas decenas de miles de años y, a menudo, implican disminuciones en la intensidad del campo entre 0 y 20% de lo normal. A diferencia de las inversiones totales , las excursiones generalmente no se registran en todo el mundo. Sin duda, esto se debe en parte a que no se registran bien en el registro sedimentario, pero también parece probable que las excursiones no se extiendan normalmente a través de todo el campo geomagnético global. [1] Sin embargo, existen importantes excepciones. [a]
Excepto en períodos recientes del pasado geológico, no se sabe bien con qué frecuencia ocurren las excursiones geomagnéticas. A diferencia de las inversiones geomagnéticas, que se detectan fácilmente mediante el cambio en la dirección del campo, las excursiones de duración relativamente corta pueden pasarse por alto fácilmente en registros de larga duración y resolución aproximada de la intensidad del campo geomagnético pasado. El conocimiento actual sugiere que son alrededor de diez veces más abundantes que las reversiones, con hasta 12 excursiones documentadas dentro del actual período de reversión Brunhes-Matuyama .
Las excursiones geomagnéticas del cron geomagnético de Brunhes están relativamente bien descritas. [4]
También se informan sobre excursiones geomagnéticas en las cronas de Matuyama, Gauss y Gilbert y se sugieren nuevas posibles excursiones para estas cronas basándose en el análisis de los núcleos de perforación profunda del lago Baikal y su comparación con el núcleo oceánico (ODP) y los registros de loess chinos . [5]
La opinión científica está dividida sobre las causas de las excursiones geomagnéticas. La hipótesis dominante es que se trata de una inestabilidad inherente a los procesos de dinamo que generan el campo magnético. [3] Otros sugieren que las excursiones ocurren cuando el campo magnético se invierte solo dentro del núcleo externo líquido , y que se producirían inversiones completas cuando el núcleo externo e interno se ven afectados. [1]
La hipótesis más popular es que son un aspecto inherente de los procesos de dinamo que mantienen el campo magnético de la Tierra. En simulaciones por computadora, se observa que las líneas del campo magnético a veces pueden enredarse y desorganizarse debido a los movimientos caóticos del metal líquido en el núcleo de la Tierra. En tales casos, esta desorganización espontánea puede provocar disminuciones en el campo magnético percibido en la superficie terrestre . [b]
Este escenario está respaldado por el enredo observado y la desorganización espontánea en el campo magnético solar (el ciclo solar de 22 u 11 años ). Sin embargo, el proceso equivalente en el Sol conduce invariablemente a una inversión del campo magnético solar: nunca se ha observado que se recupere sin un cambio a gran escala en su orientación.
El trabajo de David Gubbins sugiere que las excursiones se producen cuando el campo magnético se invierte sólo dentro del núcleo externo líquido; Las reversiones ocurren cuando el núcleo interno también se ve afectado. [1] Esto encaja bien con las observaciones de eventos dentro de la actual cronología de reversiones que tardan entre 3.000 y 7.000 años en completarse, mientras que las excursiones suelen durar entre 500 y 3.000 años. Sin embargo, esta escala de tiempo no es válida para todos los eventos, y se ha cuestionado la necesidad de generar campos por separado, ya que los cambios pueden generarse espontáneamente en modelos matemáticos.
Una opinión minoritaria, defendida por figuras como Richard A. Muller , es que las excursiones geomagnéticas no son procesos espontáneos, sino que se desencadenan por acontecimientos externos que perturban directamente el flujo en el núcleo de la Tierra. Tales procesos pueden incluir la llegada de losas continentales arrastradas hacia el manto por la acción de las placas tectónicas en las zonas de subducción , la iniciación de nuevos penachos del manto desde el límite entre el núcleo y el manto , y posiblemente fuerzas de corte y desplazamientos entre el manto y el núcleo resultantes de cambios muy grandes. eventos de impacto . Los partidarios de esta teoría sostienen que cualquiera de estos eventos conduce a una interrupción a gran escala de la dinamo, apagando efectivamente el campo geomagnético durante un período de tiempo necesario para que se recupere. [ cita necesaria ]
Richard A. Muller y Donald E. Morris sugieren una inversión geomagnética debido a un evento de impacto muy grande y tras un rápido cambio climático . El impacto desencadenó una pequeña edad de hielo y el cambio de la redistribución del agua hacia los polos altera la velocidad de rotación de la corteza y el manto. Si el cambio en el nivel del mar es lo suficientemente grande (>10 metros) y rápido (en unos pocos cientos de años), entonces la velocidad de corte en el núcleo líquido altera las células convectivas que impulsan la dinamo de la Tierra. [6]
Debido al debilitamiento del campo magnético, particularmente durante el período de transición, mayores cantidades de radiación podrían llegar a la Tierra , aumentando la producción de berilio 10 y los niveles de carbono 14 . [7] Sin embargo, es probable que no ocurra nada grave, ya que la especie humana ciertamente ha vivido al menos uno de esos eventos; Homo erectus y posiblemente Homo heidelbergensis sobrevivieron a la reversión de Brunhes-Matuyama sin efectos nocivos conocidos, y las excursiones son de menor duración y no provocan cambios permanentes en el campo magnético.
Es probable que el mayor peligro para la sociedad moderna sea similar a los asociados con las tormentas geomagnéticas , donde los satélites y los suministros de energía pueden resultar dañados, aunque la navegación con brújula también se vería afectada. Algunas formas de vida que se cree que navegan basándose en campos magnéticos pueden verse alteradas, pero nuevamente se sugiere que estas especies han sobrevivido a excursiones en el pasado. Dado que los períodos de excursión no siempre son globales, es posible que cualquier efecto sólo se experimente en ciertos lugares y que otros no se vean relativamente afectados. El período de tiempo involucrado podría ser tan sólo un siglo, o tanto como10 000 años.
Existe evidencia de que las excursiones geomagnéticas están asociadas con episodios de rápido enfriamiento climático a corto plazo durante los períodos de glaciación continental ( edades de hielo ). [8]
Un análisis reciente de la frecuencia de inversión geomagnética, el registro de isótopos de oxígeno y la tasa de subducción de las placas tectónicas, que son indicadores de los cambios en el flujo de calor en el límite del manto central, el clima y la actividad tectónica de las placas, muestra que todos estos cambios indican ritmos similares en millones de personas. escala de tiempo de años en la Era Cenozoica que ocurre con la periodicidad fundamental común de ~ 13 Myr durante la mayor parte del tiempo. [9]