Comprendiendo la Pequeña Edad del Hielo (I/II)

Durante más de 500 años, hasta mediados del siglo XIX, gran parte del hemisferio norte experimentó la Pequeña Edad del Hielo (PEH), el periodo más extenso de frío anómalo (invierno y verano) en 8000 años. En cuadros de escenas invernales del norte de Europa podemos apreciar el lado pintoresco de la PEH; pero su lado más sombrío se refleja en numerosas hambrunas en Europa y Asia y la extinción del asentamiento nórdico del sur de Groenlandia.

Las fechas de comienzo y fin de la PEH, así como su causa, siempre han sido objeto de gran debate y desconcierto. Posibles causas podrían ser variaciones en la irradiación solar o erupciones volcánicas. Pero la primera parece demasiado débil y la segunda demasiado pasajera.

Desde el final de la última glaciación^[1] hace 10 000 años, el ciclo de precesión axial de 26 000 años ha ido reduciendo paulatinamente la irradiación solar del hemisferio norte en verano, a medida que el solsticio de junio se mueve hacia el afelio de la órbita. Además, la irradiación solar muestra mínimos de siglos de duración. Sin embargo, simulaciones por ordenador parecen demostrar que ambos mecanismos solares, incluso juntos, no pueden explicar la intensidad y duración de la PEH.

La PEH fue precedida por una abundancia de erupciones volcánicas poco normal. Las grandes erupciones expulsan sulfatos que crean aerosoles estratosféricos, los cuales reflejan suficiente radiación solar como para disminuir de forma significativa el calentamiento de la superficie por todo el mundo. Pero el aerosol de cada erupción dura solo unos pocos años, lo que hace que estas erupciones no parezcan el origen de una anomalía climática que se extendió durante varios siglos.

Pero, entonces, ¿qué originó la PEH? ¿Habría alguna forma de llegar a averiguarlo? Podrás hallar una posible respuesta en el próximo artículo.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i4/p15_s1

1. ^{^} Glaciación y Edad de hielo generalmente quieren decir lo mismo.

Los anillos de los árboles muestran cambios en la órbita de la Tierra

La órbita de la Tierra no se mantiene siempre fija, sino que su excentricidad y la inclinación y precesión de su eje de rotación van fluctuando lentamente; todo ello debido a la influencia gravitacional de Júpiter y Saturno. Estos cambios afectan a la cantidad de radiación solar que llega a una localización geográfica concreta y son responsables de las glaciaciones de la Tierra.

Según un nuevo estudio, también son responsables de un fenómeno más reciente: el enfriamiento de Escandinavia desde el 138 a. C. hasta el 1900 d. C., a un ritmo constante y significativo de 0,31° cada mil años. Para llegar a este descubrimiento, Jan Esper de la Universidad de Johannes Gutenberg en Mainz, Alemania, y sus colaboradores analizaron los anillos de crecimiento de los troncos de pinos escoceses (tanto jóvenes como muertos hace tiempo) en 17 sitios diferentes del norte de Finlandia y Suecia. Gracias a la estabilidad de los sitios y la disponibilidad de troncos enterrados y sumergidos, la colección de datos es única en su continuidad y consistencia.

Los cálculos orbitales indican que la insolación durante el verano en las latitudes septentrionales ha estado decreciendo de forma continua durante los últimos 2000 años, lo que está de acuerdo con el enfriamiento a largo plazo que Esper y sus colaboradores deducían a partir de los anillos de los árboles. No obstante, esta tendencia descendente de temperaturas no aparece partiendo de otros datos menos homogéneos de anillos de árboles que se han usado para reconstruir el clima del norte de Europa.

Si los anillos de los árboles escandinavos representan el verdadero comportamiento del clima, entonces las temperaturas veraniegas durante la época romana y el Óptimo Climático Medieval fueron unas décimas de grado más cálidas de lo que se había estimado anteriormente.

Para terminar, los autores dejan claro que, a pesar de que la insolación estival sigue descendiendo en Escandinavia, la tendencia de la temperatura que reflejan los árboles de la región después de 1900 es ascendente. No nos libramos del calentamiento global.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i9/p19_s2

Grabación magnética en rocas (II/II)

(Este artículo es continuación de Grabación magnética en rocas (I/II). Te recomiendo que lo leas primero).

Nuestra comprensión básica de la magnetización termorremanente (TRM por sus siglas en inglés) viene del trabajo experimental de Émile Thellier y Odette Thellier, así como de la interpretación teórica de Louis Néel. Los Thellier perfeccionaron un método de determinación de la paleointensidad que usaba una serie de TRM parciales en lugar de la TRM total como lo había hecho Folgheraiter^[1]. En esencia, al calentar una roca, se pierde parte de su TRM. Si la calentamos a una temperatura superior, se destruye más; y así hasta que todo el magnetismo desaparece a la temperatura de Curie. En la versión más usada en la actualidad, la TRM antigua de una roca o muestra arqueológica se va destruyendo progresivamente en un ambiente de campo nulo, mediante el calentamiento a una serie de temperaturas cada vez mayores seguidas de un enfriamiento a temperatura ambiente, punto en el cual se toman medidas del momento magnético. En los pasos intermedios, se aplica un campo H que restaura parcialmente la TRM perdida. Las fracciones perdidas o ganadas se llaman TRM parciales.

Representación del método Thellier.

La figura muestra una variante sencilla del método Thellier, en la que se mide un momento magnético de forma continua y la muestra se calienta sólo una vez a cada temperatura. Los Thellier descubrieron que sus muestras de ladrillos y cerámica daban una proporción constante de la TRM parcial antigua perdida frente a la TRM parcial de laboratorio ganada, lo que proporcionaba una forma fiable de determinar la intensidad del campo antiguo:

H_antiguo = (TRM parcial perdida/TRM parcial ganada) H_laboratorio.

El método funciona para esos materiales porque cada TRM parcial actúa independientemente de TRM producidas en otros intervalos de temperatura. Incluso si las diferentes TRM parciales son producidas por campos con diferentes intensidades o direcciones, se pueden separar limpiamente cuando la TRM compuesta o total se desmagnetiza al calentarlo a campo nulo.

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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i6/p31_s1

1. ^{^} Ver Grabación magnética en rocas (I/II).

Grabación magnética en rocas (I/II)

Las rocas tienen una memoria magnética que puede durar millones o incluso miles de millones de años. El secreto de esa longevidad se halla en las altas temperaturas (cerca de su temperatura de Curie) a la que los minerales son expuestos mientras se enfrían en presencia del campo magnético de la Tierra, así como al efecto estabilizador del propio proceso de enfriamiento. Esta memoria se denomina magnetización termorremanente (TRM por sus siglas en inglés). Se trata de una magnetización mucho más resistente a campos posteriores que la que se produce cuando se aplican campos a temperaturas ambiente, que es la que tiene lugar, por ejemplo, en el disco duro de un ordenador y con la que todos estamos familiarizados. No obstante, una pequeña fracción de la TRM responde al campo de la Tierra y lo graba durante sucesos de calentamiento posteriores, como el enterramiento de las rocas durante la creación de una montaña o en la subducción de placas.

Existe una ciencia que usa el magnetismo de las rocas para registrar los cambios en el campo magnético de la Tierra y el movimiento de los continentes: el paleomagnetismo. Podemos considerar su comienzo en 1899, cuando Giuseppe Folgheraiter observó que cerámicas de diferentes épocas mostraban un gran desplazamiento (más de 60°) en la dirección del campo terrestre a lo largo de un periodo de siete siglos. Folgheraiter fue el primero que comparó TRM producida en un laboratorio con la TRM antigua para intentar determinar la intensidad del paleocampo de la Tierra. Sin embargo, no llegó a ningún resultado positivo.

Fue por los años cincuenta cuando los científicos se dieron cuenta de que los aparentes cambios en la dirección del campo magnético terrestre podrían deberse más bien al movimiento de los continentes en relación a los polos magnéticos de la Tierra, como ya propuso Alfred Wegener años antes. Esta hipótesis fue la que impulsó la investigación que posteriormente llevó al descubrimiento de la tectónica de placas, el motor que mueve los continentes y océanos.

En el próximo artículo podremos conocer un poco más de los comienzos de estas investigaciones.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i6/p31_s1