Magnetosfera: el escudo magnético que protege a un planeta

01 · Origen: el dinamo del núcleo

El campo magnético terrestre se genera en el núcleo externo, una capa de hierro y níquel líquidos que se extiende entre 2.890 y 5.150 km de profundidad. Las corrientes convectivas de ese fluido conductor, organizadas por la rotación terrestre, producen un campo dipolar dominante que se proyecta hasta el espacio. El proceso se llama dinamo geomagnética y, aunque sus ecuaciones se conocen desde mediados del siglo XX, su simulación numérica sigue siendo un reto computacional incluso para los superordenadores actuales.

Tres condiciones son necesarias para una dinamo planetaria sostenida: un fluido eléctricamente conductor, energía suficiente para mantener la convección y rotación capaz de organizarla. La Tierra las cumple todas. Mercurio cumple las tres apenas, lo que produce un campo dipolar débil pero estable. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno las cumplen con creces, generando magnetosferas órdenes de magnitud más potentes que la terrestre. Venus y Marte no las cumplen hoy: ambos tuvieron magnetosfera en el pasado, ambos la perdieron al enfriarse o solidificarse parcialmente sus núcleos.

02 · Estructura: cinco regiones distinguibles

La magnetosfera no es uniforme. La interacción con el viento solar la deforma y subdivide en regiones con propiedades físicas y dinámicas distintas.

La asimetría día-noche es producto directo del viento solar que sopla desde el Sol. La cola magnética puede llegar más lejos que la órbita de la Luna y es la región donde se almacena la energía magnética que, al liberarse, alimenta tormentas y auroras.

03 · Cinturones de Van Allen: trampas de partículas

Cuando James Van Allen analizó los datos del Explorer 1 en 1958 —el primer satélite estadounidense—, descubrió dos toroides de partículas energéticas atrapadas en líneas de campo cerradas. La interpretación, sorprendente entonces, fue que el campo magnético no solo desviaba el viento solar sino que también capturaba protones y electrones de alta energía, manteniéndolos rebotando entre los polos magnéticos durante meses o años.

El cinturón interior, entre 1.000 y 6.000 km de altitud, está dominado por protones de hasta 100 MeV. La fuente principal es el decaimiento beta de neutrones expulsados por rayos cósmicos al chocar con la atmósfera superior. El cinturón exterior, mucho más extenso (13.000–60.000 km), contiene principalmente electrones inyectados desde la cola magnética durante tormentas. Su densidad varía en factores de 10³ entre días tranquilos y días activos.

Los cinturones son problema operativo para satélites: la radiación atrapada degrada la electrónica y obliga a blindar las naves que operan en órbitas medias. Las constelaciones modernas como Starlink eligen órbitas bajas para evitar el cinturón interno; las geoestacionarias, en cambio, viven en el límite del cinturón externo y sufren tormentas con regularidad.

04 · Reconexión magnética y tormentas

El motor energético de la magnetosfera es la reconexión magnética: el proceso por el que dos líneas de campo opuestas se rompen y reconectan en una nueva configuración, liberando energía magnética en forma de calor y aceleración de partículas. Cuando el campo magnético del viento solar (que viene del Sol como espiral de Parker) se orienta al sur, se reconecta con el campo terrestre que apunta al norte en la magnetopausa diurna. La energía solar se transfiere a la magnetosfera y se almacena en la cola.

Las sub-tormentas geomagnéticas suceden cada pocos días incluso en periodos tranquilos. Cada una libera unos 10¹⁵ julios y produce auroras visibles en latitudes altas. Las tormentas verdaderas, mucho más raras, suceden tras eyecciones de masa coronal. La de marzo de 1989 colapsó la red eléctrica de Quebec en 90 segundos. La de septiembre de 1859 saturó las líneas telegráficas mundiales y dejó testimonios de auroras vistas hasta el Caribe.

05 · Las magnetosferas del Sistema Solar

Cada planeta con campo magnético global tiene su propia magnetosfera, con propiedades muy distintas a la terrestre.

• Mercurio posee la magnetosfera más pequeña del Sistema Solar, comprimida hasta 1,5 radios planetarios por la proximidad al Sol. La sonda BepiColombo (ESA-JAXA, en órbita desde 2025) está caracterizándola con detalle.
• Júpiter tiene la magnetosfera más extensa: si fuese visible, ocuparía en el cielo terrestre el doble de la Luna llena. Su cola magnética llega más allá de la órbita de Saturno.
• Saturno tiene una magnetosfera moderada con la peculiaridad de un eje magnético casi perfectamente alineado con el de rotación, único caso conocido.
• Urano y Neptuno tienen magnetosferas extrañas con dipolos inclinados 60° y desplazados del centro planetario, lo que produce campos asimétricos y dinámicas no estacionarias.
• Ganímedes es el único satélite del Sistema Solar con magnetosfera propia, anidada dentro de la joviana.

06 · Magnetosfera y habitabilidad exoplanetaria

La pregunta de si un exoplaneta es habitable depende de tres factores: agua líquida, atmósfera estable y protección contra radiación. La magnetosfera entra en los dos últimos. Sin magnetosfera, los rayos cósmicos galácticos y el viento estelar erosionan la atmósfera y bombardean la superficie con partículas ionizantes peligrosas para la química prebiótica.

Los modelos recientes sugieren que los planetas tipo TRAPPIST-1, situados en zona habitable de su estrella anfitriona, podrían haber perdido sus atmósferas durante la fase de hiperactividad juvenil de la enana roja, salvo que tuvieran magnetosferas robustas. Detectar el campo magnético de un exoplaneta —indirectamente, por la radiación que emite cuando interacciona con el viento estelar— es uno de los objetivos del programa LOFAR y de la próxima generación de radiotelescopios.

07 · Inversiones geomagnéticas

El campo magnético terrestre no es estable a largo plazo. Cada 200.000 a 300.000 años, en promedio, sus polos se invierten: el norte magnético pasa al sur geográfico y viceversa. La última inversión completa, llamada Brunhes-Matuyama, ocurrió hace 780.000 años. Hay registros geológicos magnetizados —en sedimentos oceánicos, en lavas— que documentan unas 200 inversiones en los últimos 80 millones de años.

Durante la transición, que dura entre 1.000 y 10.000 años, el campo dipolar se debilita hasta caer al 10–20 % de su intensidad normal y se vuelve multipolar y caótico. La magnetosfera disminuye su capacidad de protección. Aunque las extinciones masivas no parecen correlacionar fuertemente con inversiones, sí se ha sugerido que la radiación solar incrementada durante esos periodos pudo afectar a especies sensibles. La pregunta sigue abierta y es objeto de los principales archivos paleoclimáticos.

08 · Lecturas relacionadas

Para entender qué llega a la magnetosfera consulta la ficha del viento solar. La manifestación visible más espectacular del fenómeno son las auroras boreales. La fuente del plasma que las alimenta procede en última instancia de la corona solar. Y para profundizar en el papel de la magnetosfera en la habitabilidad de otros mundos, lee la ficha sobre zona habitable.