Por Fernando Sa Ramón
Los campos magnéticos son campos de fuerza que resultan del movimiento de cargas eléctricas, y son los que definen sus características y condiciones para la vida. Aquí te contamos algunos datos interesantes sobre los campos magnéticos de los planetas de nuestro sistema solar.
Los planetas del Sistema Solar producen sus propios campos magnéticos, algunos son muy débiles y otros muy grandes.
El de Mercurio es unas 150 veces más débil que el de la Tierra; aquel se conocía desde los años setenta gracias a la sonda Mariner 10, pero, hace muy poco, la Messenger ha desvelado, entre la enorme cantidad de datos nuevos, que no está centrado en el planeta, sino desplazado hacia el norte, aún no se sabe por qué.
En Venus parece que no hay campo magnético, o es muy débil, y tampoco se conoce la razón con seguridad, a pesar de ser muy similar en tamaño y composición a la Tierra. Podría deberse a que Venus rota muy despacio: una vuelta, o sea, un día, le cuesta 243 días terrestres, y, además, dura un poco más que su año, de 224 días.
El campo magnético de la Tierra está generado por la diferencia de velocidades de movimiento del núcleo interno de hierro sólido y el núcleo externo líquido altamente conductor, que hace el efecto de una dinamo gigante. La principal importancia de este campo es que nos protege de gran parte de la radiación solar y cósmica: sin él, la vida sería casi inviable o muy distinta a la que conocemos.
No estaba clara la existencia de un campo magnético en Marte. Algunos estudios le otorgaban un valor de unas dos milésimas del terrestre y con polaridad invertida; otros indican que lo tuvo y lo perdió en el pasado. En todo caso, es uno de los mayores impedimentos para visitar Marte, ya que no hay protección contra las peligrosas radiaciones del Sol. Según los datos recientes de la sonda MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) de la NASA, en Marte quedan unos pequeños campos magnéticos «fósiles» remanentes en algunas regiones de la superficie que interactúan débilmente con el viento solar cargado y forman una especie de cola magnética arremolinada por un proceso de reconexión, pero la pérdida de ese campo protector antiguo influyó en la pérdida de la mayor parte de su atmósfera.
El campo magnético de Júpiter es, con bastante diferencia, el mayor de entre todos los planetas, con una intensidad peligrosa para las naves que lo estudian: diez veces el terrestre, que implica una energía asociada 18 000 veces superior a la de la Tierra. Si pudiera verse desde aquí, ocuparía casi el mismo tamaño que vemos ocupar a la Luna llena, pese a estar casi 2000 veces más lejos. Esa enorme magnetosfera de Júpiter se extiende unos 26 millones de km, pero la «cola magnética», alargada por el efecto del viento de partículas solares, se extiende más allá de la órbita de Saturno. Se supone que se produce por la rotación de un núcleo de hidrógeno metálico, creado por la monstruosa presión y la gravedad del planeta. Su satélite Ganímedes tiene una leve atmósfera y un pequeño campo magnético; la compleja y muy activa magnetosfera de Júpiter interactúa con los tenues anillos que posee y con sus cuatro satélites mayores, sobre todo con Ío, con el que crea un aro o toroide de plasma, aparte del efecto de marea que deforma al propio Ío.
Saturno también posee un gran campo magnético, pero su tamaño es, aproximadamente, un tercio del campo de Júpiter; también influye sobre sus anillos y sobre algunos de sus satélites, hecho que se sigue estudiando en los datos que la sonda Cassini estuvo enviando durante años.
Urano tiene el eje de rotación inclinado casi 98 grados, o sea, gira tumbado. Hace años, se pensaba que su campo magnético también lo estaría, pero cuando lo estudió la Voyager 2 se observó que no era así. El campo magnético de Urano es extraño en su posición y características: su eje está inclinado 59º respecto al eje de rotación, y no se encuentra en el centro geométrico del planeta, sino desplazado casi un tercio hacia el polo sur. Esta magnetosfera es muy asimétrica y, en el hemisferio norte, la fuerza del campo puede llegar a ser diez veces mayor que en el sur. Debido a la rotación tumbada del planeta, la cola de su magnetosfera se enrosca como un tirabuzón por el espacio en su viaje orbital.
El campo magnético de Neptuno, al igual que sucede con el de Urano, está inclinado unos 50o respecto del eje de rotación y desplazado lejos del centro planetario. Otra curiosidad sobre Neptuno: el 12 de julio de 2011, al cabo de 165 años terrestres, finalizó su primera órbita completa alrededor del Sol desde su descubrimiento en 1846, es decir, un «año» neptuniano.
Las auroras polares se producen cuando el viento solar de partículas cargadas interactúa con el campo magnético de planetas y lunas, que choca con los átomos y moléculas de la alta atmósfera, y produce energía en forma de tenue luz de colores (explicado de forma muy resumida).
Se pueden observar auroras polares producidas por estos campos magnéticos en la Tierra, Urano, Neptuno, Ío, Ganímedes, otras mucho mayores en Júpiter y Saturno, y muy débiles en Marte. No obstante, tienen algunas diferencias entre ellas: en la Tierra y en Júpiter muestran varios anillos aurorales entrelazados, pero en el polo norte de Saturno aparece una aurora de un único y gran anillo. Además, las auroras de Júpiter son permanentes, aunque con variaciones diarias de intensidad, y las de la Tierra son temporales, dependiendo de la actividad solar.
Recientes observaciones han descubierto que también las «enanas marrones» producen auroras, y más potentes que las de Júpiter. Se trata de cuerpos mucho más masivos que Júpiter, pero no lo suficiente como para «encender» las reacciones termonucleares que los convertirían en estrellas.
Todos estos campos magnéticos, sin embargo, no son gran cosa si los comparamos con los que producen las estrellas, que son mucho mayores y energéticos que el de Júpiter, lógicamente, pero se originan de manera diferente: por la convección del plasma, es decir, por movimientos ascendentes y descendentes de materia, que se encuentra en estado de plasma muy caliente, y que generan magnetismo. Nuestro Sol, como muchas estrellas, tiene una rotación diferencial, o sea, rota a distintas velocidades en varias latitudes, y eso hace que el magnetismo se enrolle y retuerza, lo cual influye en los bucles, eyecciones y manchas solares.
Para medir el campo magnético de una estrella se usa un espectropolarímetro (un espectrómetro combinado con un polarímetro), normalmente analizando las líneas del efecto Zeeman, que delatan la acción del magnetismo sobre los átomos (porque las líneas de absorción normales de los átomos que aparecen en el espectro electromagnético se dividen en múltiples líneas separadas). El primer instrumento dedicado al estudio de campos magnéticos en estrellas fue el N.A.R.V.A.L., montado en el telescopio Bernard Lyot del observatorio del Pic du Midi de Bigorre, en el Pirineo francés (cerca de la frontera, al otro lado del Valle de Ordesa).
Cuando muchas estrellas masivas acaban sus vidas, sus campos magnéticos se refuerzan por conservación del momento angular: al reducirse enormemente el volumen por falta de fusión nuclear, la velocidad de giro aumenta, y el campo magnético también, lo cual altera su entorno. Algunas acaban como estrellas de neutrones, otras como púlsares (ambas pueden girar hasta miles de veces por segundo) o, las más extremas, como magnetares.
Un magnetar es una estrella de neutrones que gira un poco más despacio pero con un campo magnético mucho mayor, que hace que emita inmensas cantidades de radiación en forma de rayos Gamma, rayos X y ultravioletas. Esta gran pérdida de energía también hace que ese campo decaiga rápido (en tiempo astronómico), y provoca intermitencias de emisiones. En diciembre de 2004, se registró un estallido de rayos Gamma en el magnetar SGR 1806-20, a unos 50 000 años luz de nosotros (afortunadamente): la energía liberada en dos centésimas de segundo fue superior a la producida por el Sol en 250 000 años.
Para hacernos una idea comparativa, el campo magnético de la Tierra mueve una brújula con unos 0,6 gauss (gauss o G, unidad de medida de densidad de flujo magnético por un área, 10-8 volt. x seg./cm2); 4,3 G en Júpiter; un pequeño imán tiene unos 100 G; un potente imán de laboratorio, 450 000 G (4,5 x 105); una estrella enana blanca, 100 millones G (108); un magnetar, entre 100 y 1000 billones G (1014 a 1015)*.
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