Un análisis de registros geológicos revela que los niveles de oxígeno atmosférico de la Tierra y la intensidad de su campo geomagnético han evolucionado en paralelo durante los últimos 540 millones de años. El estudio compara reconstrucciones de la concentración de oxígeno atmosférico con el momento dipolar axial geomagnético virtual –un indicador estándar de la intensidad del campo magnético terrestre en la superficie– e identifica una fuerte correlación a largo plazo.
Ambos conjuntos de datos muestran tendencias de aumento casi lineales a lo largo del Fanerozoico, junto con un pronunciado incremento entre hace aproximadamente 330 y 220 millones de años. Los coeficientes de correlación alcanzan los 0,72 para los registros completos sin aplicar desfase temporal, lo que indica un comportamiento sincrónico a largo plazo.
Incluso después de eliminar las tendencias lineales, la correlación se mantiene fuerte, con coeficientes superiores a 0,64 y desfases temporales inferiores a 1 millón de años, lo que se encuentra dentro de los límites de resolución temporal de los datos proxy.
El filtrado de los registros para aislar la variabilidad a corto plazo muestra que la relación se debilita sustancialmente en escalas de tiempo inferiores a unos 20 millones de años. El análisis espectral sugiere que los proxies de oxígeno atmosférico contienen mucha menos potencia de alta frecuencia que las reconstrucciones del campo geomagnético, lo que es consistente con la idea de que el oxígeno está regido por procesos integradores del sistema terrestre más lentos.
Como resultado, la correlación se fortalece de manera constante a medida que se aplican ventanas de filtro de paso de banda más largas, alcanzando sus valores más altos en períodos que se acercan a los 100 millones de años y más.
Para evaluar si la correlación observada podría surgir por casualidad a partir de series temporales autocorrelacionadas, los autores generaron grandes conjuntos de registros sintéticos de oxígeno que conservan la estructura estadística de los datos proxy. Las pruebas de Monte Carlo sitúan la correlación observada en el percentil 99,9 de los valores esperados, incluso después de eliminar las tendencias y la introducción de ruido adicional, lo que indica que la relación es estadísticamente robusta.
Científicos de la NASA, al resumir la investigación, señalaron que las tasas de escape de oxígeno medidas son demasiado bajas para que el blindaje geomagnético por sí solo explique los cambios a largo plazo en el oxígeno atmosférico, lo que refuerza la conclusión de que ambos registros reflejan procesos planetarios más profundos en lugar de un control atmosférico directo.
El estudio evalúa y descarta en gran medida la hipótesis de que un campo geomagnético más fuerte regule directamente el oxígeno atmosférico suprimiendo el escape de oxígeno al espacio. Las estimaciones de las tasas de escape de iones de oxígeno modernas y a largo plazo son varias órdenes de magnitud menores que los flujos de fuentes y sumideros de oxígeno asociados con la desgasificación magmática, el enterramiento de carbono orgánico y la meteorización.
La magnitud de la variabilidad del campo geomagnético observada durante el Fanerozoico es insuficiente para alterar las tasas de escape lo suficiente como para afectar mensurablemente los niveles de oxígeno atmosférico.
En cambio, los autores identifican los procesos profundos de la Tierra como una influencia común más plausible en ambas variables. El fortalecimiento a largo plazo del campo geomagnético podría reflejar el inicio y la progresión del crecimiento del núcleo interno sólido, lo que mejora la flotabilidad composicional e impulsa una convección más vigorosa en el núcleo líquido de la Tierra. Este mecanismo produciría naturalmente un aumento en la intensidad del campo geomagnético a lo largo de cientos de millones de años.
El pico del Paleozoico tardío compartido tanto por el oxígeno atmosférico como por la intensidad del campo geomagnético coincide con la formación y persistencia del supercontinente Pangea y con el Supercron de Polaridad Invertida Kiaman. La formación de supercontinentes altera los patrones de flujo de calor a través del límite núcleo-manto y puede imponer una heterogeneidad térmica de larga duración en el geodinamo, influyendo así tanto en la intensidad del campo magnético como en la polaridad.
En la superficie, la misma configuración tectónica afecta las tasas de meteorización, la desgasificación volcánica y el equilibrio redox global, todo lo cual influye en el oxígeno atmosférico en escalas de tiempo geológicas comparables. Los procesos acoplados del interior y la superficie operan lo suficientemente lentamente como para que sus efectos no produzcan necesariamente un retraso observable entre los registros geomagnéticos y de oxígeno.
Los autores señalan que los modelos actuales del sistema terrestre a largo plazo suelen tratar el campo geomagnético como estático o externo y no incorporan su evolución ni su acoplamiento a la dinámica del manto. La correlación observada revela una laguna en el modelado integrado del interior y la superficie de la Tierra y apunta a la necesidad de simulaciones acopladas capaces de resolver las interacciones a través del núcleo, el manto, la corteza y la atmósfera a lo largo del tiempo geológico.
Referencias:
1 Strong link between Earth’s oxygen level and geomagnetic dipole revealed since the last 540 million years – Weija Kuang et al. – Science Advances – June 13, 2025 – DOI: 10.1126/sciadv.adu882 – OPEN ACCESS
