¿Hay alguna forma en que los humanos puedan influir en si ocurre o cuándo ocurre un cambio de polo magnético?

Argumentaré que esto no es posible, no dentro del próximo siglo, y posiblemente nunca, a menos que estemos dispuestos a sacrificar la habitabilidad.

Soy un poco escéptico ante la perspectiva de lograr una reversión aplicando un campo magnético externo. Existe una fuerte evidencia de que el manto puede actuar de manera similar a un semiconductor, lo que significa que los cambios en escalas de tiempo de meses a años están significativamente protegidos ( Currie 1967 ). Dicho de otra manera, para afectar de alguna manera el núcleo a través de un campo magnético, es probable que necesite mantener un campo externo fuerte durante décadas, lo que sería extremadamente difícil de hacer; la energía requerida no sería pequeña. Si eres capaz de superar eso, entonces genial, pero parece una tarea difícil si estamos restringidos a la tecnología del próximo siglo.

(Tenga en cuenta que estamos tratando con corrientes del orden de$I\sim10^8$Amperios , que es algo así como cuatro órdenes de magnitud más alta que la corriente en un rayo . Dado el tamaño del núcleo de la Tierra, la densidad de corriente no es enorme, pero quiero señalar que realmente estamos jugando con fuego aquí).

Ha habido afirmaciones de que otros fenómenos han causado reversiones geomagnéticas en el pasado , y esos mecanismos pueden valer la pena investigar. Dado que el flujo dentro del núcleo es caótico , es posible que perturbaciones relativamente pequeñas en el flujo, como las columnas que sobresalen del manto, puedan causar una reversión. La pregunta, entonces, es cómo podríamos lograr esto. Es tentador sugerir un evento de impacto o algo parecido ( Muller & Morris 1986 ), aunque el impacto requerido sería absolutamente devastador para los humanos, por lo que tal vez sería mejor evitarlo. Tratar de modificar la tectónica de placas para influir en la subducción también parece caer en la categoría de eventos "Por favor, no hagas eso".

Una nota final: no tenemos una gran comprensión de las inversiones geomagnéticas, ni tenemos una imagen fenomenal de los detalles de los procesos de dínamo que funcionan en el núcleo. Esta es en parte la razón por la que soy tan cauteloso acerca de la posibilidad de influir con éxito en los procesos extremadamente complicados que ocurren en el centro del planeta.

El campo magnético de la Tierra es causado por una corriente eléctrica autosuficiente en el núcleo fundido de la Tierra (dínamo). Si aplica un enorme campo magnético a la corriente circular (a la superficie que encierra), la corriente se invertirá como reacción al campo magnético que hizo aparecer en el interior. El campo debe aumentarse en la misma dirección que el campo magnético interior de la Tierra. La corriente reaccionará al aumento del flujo magnético reduciendo su fuerza e incluso se invertirá si el campo aumenta aún más. El campo debido a la corriente es entonces opuesto a su dirección anterior. Luego, debe invertir el campo exterior lentamente (mucho más lento que el aumento inicial). Esto hará que el campo debido a la corriente permanezca como está (histéresis). Entonces terminas con un campo magnético invertido, inducido por el hombre.

Puedo pensar en varias posibilidades que podrían ser factibles en el próximo siglo.

Dejar caer un reactor nuclear en el núcleo de la Tierra. Es posible que un gran reactor nuclear muy caliente se derrita a través de la corteza y el manto hasta el núcleo. El reactor podría diseñarse para apuntar a un destino particular en el núcleo externo, que se elegiría en función de mediciones y modelos adecuados. Al llegar, aumentaría dramáticamente su potencia de salida. El calor interrumpiría la dínamo que impulsa el campo magnético de la Tierra, provocando una inversión geomagnética.

¿Cuánto combustible nuclear sería necesario? Como estimación del orden de magnitud, podríamos suponer que el reactor necesitaría producir alrededor de 50 TW (el flujo de calor total aproximado desde el interior de la Tierra hacia la superficie) durante una década para tener un efecto significativo. Para hacer esto, necesitaría quemar alrededor

de combustible. El mundo produce actualmente alrededor de 60.000 toneladas de uranio natural al año. Aunque solo alrededor del 0,7% de ese uranio es el isótopo fisionable uranio-235, un reactor reproductor rápido bien diseñado podría convertir (la mayor parte) del uranio-238 restante en plutonio-239 fisionable y luego quemarlo. Esto parece difícil pero potencialmente factible, especialmente si asumimos algunos avances tecnológicos durante el próximo siglo.

Construcción de un imán superconductor muy grande. Un bucle de cable superconductor que rodee todo el planeta podría generar un campo magnético lo suficientemente fuerte como para contrarrestar directamente el campo natural del núcleo.

¿Cuánto alambre superconductor necesitaríamos? Supongamos que necesitamos generar un campo de 1 gauss en el centro del bucle actual. Eso es aproximadamente el doble de la fuerza del campo magnético natural del planeta, por lo que debería ser suficiente para invertir la dirección del campo. La corriente requerida sería de aproximadamente

Supongamos que estamos construyendo el imán con diboruro de magnesio, un superconductor de rendimiento razonablemente alto que se puede fabricar con elementos comúnmente disponibles. Si suponemos una densidad de corriente de$500 \text{ kA/cm}^2$, que es la densidad de corriente crítica informada para una muestra de diboruro de magnesio a granel de alta calidad, el cable debería tener un área transversal de$0.2 \text{ m}^2$. Dado que la densidad del diboruro de magnesio es aproximadamente$2.6 \text{ g/cm}^3$, la masa total de superconductor requerida sería de alrededor

Cada año, el mundo produce actualmente alrededor de un millón de toneladas de magnesio y algunos millones de toneladas de boratos. Convertir toda esta materia prima en diboruro de magnesio superconductor y construir un sistema de refrigeración adecuado sería difícil y muy costoso. Pero si realmente quisiéramos hacerlo, un siglo sería tiempo más que suficiente.

Generando una gran corriente eléctrica en la magnetosfera. En lugar de construir un nuevo imán superconductor, podríamos aprovechar el gran cuerpo de plasma conductor que ya existe alrededor de la Tierra: la magnetosfera. Nuevamente, una corriente eléctrica suficientemente grande (alrededor de$10^9$amperios) podría generar un campo magnético lo suficientemente fuerte como para contrarrestar el campo natural y desencadenar una reversión geomagnética efectiva.

Hay varias formas de crear corrientes eléctricas en un plasma. Por ejemplo, se puede utilizar un conjunto de antenas para transmitir ondas de radio paralelas al campo magnético existente . Las ondas son absorbidas a través del amortiguamiento de Landau , ejerciendo una fuerza que impulsa una corriente eléctrica. A medida que la corriente generada aumenta, la dirección del campo magnético general gira. Luego se puede mover el conjunto de antenas para transmitir en paralelo a la nueva dirección del campo y continuar el proceso hasta que el campo se haya invertido por completo.

¿Podríamos crear una corriente lo suficientemente fuerte de esta manera? Es difícil estimar con precisión la potencia requerida, ya que muchos procesos en el plasma magnetosférico no son lineales. Ciertamente necesitaríamos algo más grande que HAARP , pero quizás no mucho más grande. El viento solar (decenas de gigavatios) es suficiente para impulsar la corriente del anillo de unos 10 megaamperios, a pesar de su muy baja eficiencia. Por lo tanto, un conjunto de antenas espaciales bien diseñado, en una órbita alta (para una resistividad de plasma más baja), con unos pocos gigavatios de potencia de transmisión total, posiblemente podría ser suficiente.