Hace más de 500 millones de años, aparecieron extrañas criaturas complejas en la Tierra. Los científicos ahora creen saber por qué
(CNN) — El campo magnético de la Tierra desempeña un papel clave a la hora de hacer habitable nuestro planeta. La burbuja protectora sobre la atmósfera protege al planeta de la radiación solar, los vientos, los rayos cósmicos y los cambios bruscos de temperatura.
Sin embargo, el campo magnético de la Tierra casi colapsa hace 591 millones de años y este cambio, paradójicamente, puede haber desempeñado un papel fundamental en el florecimiento de la vida compleja, según descubrió una nueva investigación.
“En general, el campo es protector. Si no hubiéramos tenido un campo en las primeras etapas de la historia de la Tierra, el viento solar (una corriente de partículas energizadas que fluye desde el Sol hacia la Tierra) habría arrancado agua del planeta”, dijo John Tarduno, profesor de geofísica de la Universidad de Rochester en Nueva York y autor principal del nuevo estudio.
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“Pero en el Período Ediacárico tuvimos un lapso fascinante en el desarrollo de la Tierra profunda cuando los procesos que creaban el campo magnético (…) se habían vuelto tan ineficientes después de miles de millones de años, que el campo colapsó casi por completo”.
El estudio, publicado en la revista Communications Earth & Environment el 2 de mayo, encontró que el campo magnético de la Tierra, creado por el movimiento del hierro fundido en el núcleo externo de la Tierra, fue significativamente más débil que su fuerza actual durante un período de al menos 26 millones de años. El descubrimiento del debilitamiento sostenido del campo magnético de la Tierra también ayudó a resolver un misterio geológico duradero sobre cuándo se formó el núcleo interno sólido de la Tierra.
Este lapso de tiempo se alinea con un período conocido como Ediacara, cuando los primeros animales complejos emergieron en el fondo marino a medida que aumentaba el porcentaje de oxígeno en la atmósfera y el océano.
Estos extraños animales apenas se parecían a la vida actual: abanicos blandos, tubos, rosquillas y discos como Dickinsonia, que creció hasta 1,4 metros (4,6 pies) de tamaño, y Kimberella, que parece una babosa.
Antes de esta época, la vida había sido en gran medida unicelular y microscópica. Los investigadores creen que un campo magnético débil puede haber provocado un aumento de oxígeno en la atmósfera, lo que permitió que evolucionara la vida compleja temprana.
Una fotografía muestra el molde de un fósil de Dickinsonia que data de hace 560 millones de años encontrado en el sur de Australia. Con más de un metro de longitud, la criatura es el animal más grande conocido de ese período. Crédito: Shuhai Xiao/Virginia Tech.
Descubrir el casi colapso del campo magnético
Se sabe que la intensidad del campo magnético de la Tierra fluctúa con el tiempo, y los cristales preservados en las rocas contienen pequeñas partículas magnéticas que mantienen un registro de la intensidad del campo magnético de la Tierra.
La primera evidencia de que el campo magnético de la Tierra se debilitó significativamente durante este período provino en 2019 de un estudio de rocas de 565 millones de años en Quebec, que sugirió que el campo en ese momento era 10 veces más débil que hoy.
El último estudio recopiló más evidencia geológica que indicaba que el campo magnético se debilitó dramáticamente, con información contenida en una roca de 591 millones de años de un sitio en el sur de Brasil, que sugiere que el campo era 30 veces más débil que hoy.
El débil campo magnético no siempre había sido así: el equipo examinó rocas similares de Sudáfrica que databan de hace más de 2.000 millones de años y descubrió que, en ese momento, el campo magnético de la Tierra era tan fuerte como lo es hoy.
A diferencia de ahora, explicó Tarduno, en aquel entonces la parte más interna de la Tierra era líquida, no sólida, lo que influía en la forma en que se generaba el campo magnético.
“A lo largo de miles de millones de años, ese proceso se ha vuelto cada vez menos eficiente”, dijo.
“Y para cuando llegamos a Ediacara, el campo ya estaba en sus últimas etapas. Estaba casi colapsando. Pero luego, afortunadamente para nosotros, se enfrió lo suficiente como para que el núcleo interno comenzara a generarse (y reforzara el campo magnético)”.
La aparición de la vida compleja más temprana que habría flotado a lo largo del fondo marino en ese momento está asociada con un aumento en los niveles de oxígeno. Algunos animales pueden sobrevivir con niveles bajos de oxígeno, como las esponjas y los animales microscópicos, pero los animales más grandes con cuerpos más complejos que se mueven necesitan más oxígeno, dijo Tarduno.
Tradicionalmente, el aumento de oxígeno durante este tiempo se le ha atribuido a organismos fotosintéticos como las cianobacterias, que producían oxígeno, lo que le permitía acumularse en el agua de manera constante con el tiempo, explicó el coautor del estudio Shuhai Xiao, profesor de geobiología en Virginia Tech.
Sin embargo, la nueva investigación sugirió una hipótesis alternativa o complementaria que implicaba una mayor pérdida de hidrógeno en el espacio cuando el campo geomagnético era débil.
“La magnetosfera protege a la Tierra del viento solar, y mantiene así la atmósfera pegada a la Tierra. Por lo tanto, una magnetosfera más débil significa que gases más ligeros como el hidrógeno se perderían de la atmósfera de la Tierra”, añadió Xiao por correo electrónico.
Tarduno dijo que podrían haberse llevado a cabo múltiples procesos a la vez.
“No cuestionamos que uno o más de estos procesos estuvieran ocurriendo al mismo tiempo. Pero el campo débil puede haber permitido que la oxigenación cruzara un umbral, y ayudara a la radiación animal (evolución)”, dijo Tarduno.
Peter Driscoll, científico del Laboratorio de Tierra y Planetas del Instituto Carnegie para la Ciencia en Washington, DC, dijo que estaba de acuerdo con los hallazgos del estudio sobre la debilidad del campo magnético de la Tierra, pero la afirmación de que el campo magnético débil podría haber afectado el oxígeno atmosférico y la evolución biológica era difícil de evaluar. Driscoll no participó en el estudio.
“Es difícil para mí evaluar la veracidad de esta afirmación porque no se comprende muy bien la influencia que los campos magnéticos planetarios podrían tener en el clima”, dijo por correo electrónico.
Tarduno dijo que su hipótesis era “sólida”, pero demostrar un vínculo causal podría llevar décadas de trabajo desafiante dado lo poco que se sabe sobre los animales que vivieron en esa época.
Un fósil de 565 millones de años de antigüedad de un animal de Ediacara, llamado Fractofusus misrai, fue encontrado en la Formación Mistaken Point en Terranova, Canadá. Crédito: Shuhai Xiao/Virginia Tech.
Misterio del núcleo interno
El análisis geológico también expuso detalles reveladores sobre la parte más interna del centro de la Tierra.
Las estimaciones sobre cuándo pudo haberse solidificado el núcleo interno del planeta (cuando el hierro cristalizó por primera vez en el centro del planeta) oscilaron entre hace 500 millones y 2.500 millones de años.
La investigación sobre la intensidad del campo magnético de la Tierra sugiere que la edad del núcleo interno de la Tierra se encuentra en el extremo más joven de esa escala de tiempo, que se solidificó después de 565 millones de años y permitió que el escudo magnético de la Tierra se recupere.
“Las observaciones parecen respaldar la afirmación de que el núcleo interno se nucleó por primera vez poco después de este tiempo, y empujó la geodinamo (el mecanismo que crea el campo magnético) de un estado débil e inestable a un campo dipolar fuerte y estable”, dijo Driscoll.
Tarduno dijo que la recuperación de la intensidad del campo después del Ediacara, con el crecimiento del núcleo interno, fue probablemente importante para evitar el secado de la Tierra, rica en agua.
En cuanto a los extraños animales del Ediacara, todos desaparecieron en el siguiente Período Cámbrico, cuando la diversidad de vida explotó y las ramas del árbol de la vida que hoy conocemos se formaron en un tiempo relativamente corto.