Impresión artística muestra las principales capas interiores de la Tierra, Marte y la Luna. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech
La geofísica es la rama de la física que estudia los procesos geológicos, tanto en la Tierra como en otros cuerpos planetarios, con un enfoque en los procesos geológicos internos, como su nombre lo indica.
La geofísica planetaria es el estudio de cómo los planetas y su contenido se comportan y evolucionan a lo largo del tiempo. Es esencialmente el estudio de lo que hay debajo, enfocándose en lo que no podemos ver y cómo se relaciona con lo que podemos ver y medir. La mayoría de los planetas (¡incluida la Tierra!) están ocultos a la vista: la geofísica es la forma en que sabemos todo sobre la Tierra por debajo de lo más profundo que hemos excavado.
La geofísica es la rama de la física que estudia los procesos geológicos, tanto en la Tierra como en otros cuerpos planetarios, con un enfoque en los procesos geológicos internos, como su nombre lo indica. Esto es particularmente beneficioso para los cuerpos planetarios distintos, que tienen varias capas interiores creadas por la caída de los elementos más pesados hacia el centro mientras que los elementos más ligeros están más cerca de la superficie.
Por ejemplo, la corteza, el manto y el núcleo del planeta Tierra tienen sus propias subcapas, y comprender estos procesos internos ayuda a los científicos a reconstruir cómo era la Tierra hace miles de millones de años e incluso a hacer predicciones sobre su entorno en un futuro lejano. Los procesos superficiales, como el vulcanismo y la tectónica de placas, mantienen la temperatura de la Tierra y reciclan materiales, se impulsan por estos procesos interiores. ¿Cuáles son los beneficios y desventajas de investigar la geofísica planetaria?
El Dr. Styczinski explica: «La geofísica nos brinda los medios para determinar lo que existe bajo la superficie visible de los cuerpos planetarios (planetas, lunas, asteroides, etc.). Es la única forma en que podemos comprender lo que no podemos ver. Aprender qué hay dentro de un planeta y en qué condiciones, como la presión y el calor de cada capa, nos ayuda a construir su historia y a comprender cómo cambiará con el tiempo.
Por otro lado, el Dr. Styczinski explica sus dificultades, destacando que los lentos movimientos en largos períodos de tiempo dificultan reproducir las condiciones geológicas que se han dado a lo largo de millones de años, incluso con los laboratorios más avanzados del mundo. También señala que, a diferencia de las rocas, los gigantes gaseosos también están diferenciados, aunque con capas de gas y líquido, por lo que en ocasiones se requieren aceleradores de partículas para reproducir las condiciones extremas.
El estudio de Marte ha demostrado que la superficie de los planetas puede ser extremadamente perjudicial para la vida tal y como la conocemos. Si podemos encontrar vida en algún otro lugar del sistema solar que no hayamos llevado nosotros mismos, probablemente la encontraremos bajo la superficie, donde puede estar protegida del duro entorno de la superficie. En lunas heladas, la geofísica es el único método para encontrar agua líquida oculta a la vista y los medios para planificar expediciones al subsuelo. Son los mejores lugares para buscar vida fuera de la Tierra.
La falta de una atmósfera densa en Marte impide que las partículas cargadas del Sol en el viento solar lleguen a la superficie del planeta, lo que hace que su superficie sea inhóspita para la vida tal y como la conocemos. Algunos investigadores piensan que los campos magnéticos pueden en realidad despojar a la atmósfera», aunque esto «es un tema de feroz debate». A pesar de que Marte tuvo una vez un potente campo magnético. A medida que el interior del Planeta Rojo se enfriaba, la atmósfera de Marte se perdió junto con su campo magnético a lo largo de miles de millones de años.
Además de nuestro sistema solar, la geofísica planetaria también ayuda a los científicos a comprender mejor los exoplanetas, en concreto los sistemas multiplanetarios como el nuestro. Aunque todavía no se han obtenido imágenes de la superficie de ningún exoplaneta, comprender mejor los procesos geofísicos de los cuerpos planetarios de nuestro sistema solar ayuda a los científicos a comprender cómo podrían producirse esos mismos procesos en los planetas de todo el cosmos, incluido el campo magnético.
La geofísica planetaria ayuda a los científicos a comprender mejor los exoplanetas, en particular los sistemas multiplanetarios como nuestro sistema solar. Aunque aún no se han obtenido imágenes de la superficie de ningún exoplaneta, comprender mejor los procesos geofísicos de los cuerpos planetarios de nuestro sistema solar ayuda a los científicos a comprender cómo podrían producirse esos mismos procesos en planetas de todo el cosmos, incluido el campo magnético.
Los procesos internos que ocurren en el núcleo interno de un planeta influyen en su campo magnético. En el caso de la Tierra, estos procesos ocurren en el núcleo externo, que está formado por un fluido metálico líquido agitado y una bola sólida de metal comprimido. El enorme campo magnético que envuelve nuestro pequeño mundo azul en una burbuja de protección contra el dañino clima espacial se crea al agitarse y circular el fluido de este núcleo exterior. En el espacio cercano, el campo magnético de la Tierra atrae partículas cargadas en cinturones de radiación. La forma en que el campo magnético protege a nuestro planeta se puede ver durante las tormentas magnéticas provenientes del Sol, cuando la magnetosfera se dobla y flexiona en respuesta, enviando partículas de estos cinturones de radiación cerca de la superficie en las regiones de altas latitudes septentrionales y meridionales. En ese lugar, las impresionantes auroras que se pueden ver en Alaska, los países nórdicos y la Antártida son el resultado de su interacción con la atmósfera terrestre.
A pesar de que el campo magnético de la Tierra es impresionante, es razonable que Júpiter, el planeta más grande del sistema solar, tenga el campo magnético más grande, cuya «cola» se extiende a una distancia de alrededor de 400 millones de millas de Saturno. Además, los procesos internos que producen campos magnéticos en planetas gaseosos como Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno podrían ser muy distintos a los que se producen en la Tierra. Entonces, ¿Cuál es el aspecto más fascinante de la geofísica planetaria teniendo en cuenta todas estas variables y procesos?
«La parte de la geofísica planetaria que me parece más apasionante es la utilización del campo magnético invisible para detectar los océanos subterráneos», explica Styczinski «Sigo sorprendiéndome de cómo funciona todo cuando pienso en ello. Las aguas saladas de los océanos reflejan parcialmente los campos a los que están expuestas desde su planeta de origen, como en Júpiter y su luna Europa. Utilizamos estas mediciones junto con estudios de laboratorio aquí en la Tierra y geofísica para comprender las capas de material del interior de Europa y calcular las propiedades del océano. Todavía me sorprende que este proceso funcione tan bien».
La geofísica planetaria, como la mayoría de los campos científicos, abarca un amplio abanico de disciplinas y formaciones científicas con el objetivo de colaborar e innovar constantemente para responder a las preguntas más difíciles del universo. Con el objetivo de comprender mejor los procesos interiores de la Tierra y otros cuerpos planetarios de todo el sistema solar y más allá, la geofísica es una combinación de geología y física, pero también incorpora matemáticas, química, ciencias atmosféricas, sismología, mineralogía y muchas otras disciplinas. ¿Cuáles son las recomendaciones del Dr. Styczinski para los estudiantes que desean estudiar geofísica planetaria?
«La parte de la geofísica planetaria que me parece más apasionante es la utilización del campo magnético invisible para detectar los océanos subterráneos», explica Styczinski «Sigo sorprendiéndome de cómo funciona todo cuando pienso en ello. Las aguas saladas de los océanos reflejan parcialmente los campos a los que están expuestas desde su planeta de origen, como en Júpiter y su luna Europa. Utilizamos estas mediciones junto con estudios de laboratorio aquí en la Tierra y geofísica para comprender las capas de material del interior de Europa y calcular las propiedades del océano. Todavía me sorprende que este proceso funcione tan bien».
¿Cómo nos ayudará la geofísica planetaria a comprender mejor nuestro lugar en el cosmos en los próximos años y décadas? Sólo el tiempo lo dirá, ¡y por eso hacemos ciencia!
