Caracterización de las variaciones rápidas de la intensidad arqueomagnética en el Mediterráneo durante los últimos 4000 años

Uno de los principales retos de las Ciencias de la Tierra es comprender el origen y el comportamiento del campo magnético terrestre. Este fenómeno es variable en el tiempo y en el espacio y, recientemente, se ha puesto de manifiesto que el momento magnético dipolar está decayendo en torno a un 3.2% por siglo desde 1600 d. C., e incrementándose hasta un 5.8% durante los últimos 80 años, alcanzando el valor más bajo de los últimos tres milenios. Como el campo magnético terrestre actúa como un escudo protector frente a las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol, el debilitamiento del campo se traduce en una mayor entrada de dichas partículas a la atmósfera lo que puede acarrear una menor protección frente a eventos extremos del Clima Espacial como, por ejemplo, las tormentas solares. Estos acontecimientos revelan la importancia de investigar el rango de variación del campo magnético terrestre en escalas de tiempo relativamente cortas, desde décadas a varios siglos. Para intentar dilucidar cómo se comportará el campo geomagnético en un futuro es necesario comprender cómo ha evolucionado este fenómeno en el pasado, lo que además aporta información crucial para comprender la evolución del interior de la Tierra y, en concreto, sobre la dinámica de su núcleo externo, donde tiene su origen principal este importante fenómeno.

En los últimos siglos las observaciones directas del campo geomagnético han permitido describir este fenómeno con gran precisión. Pero para investigar el campo geomagnético en épocas anteriores a la instrumental, es necesario recurrir a los datos arqueomagnéticos y/o paleomagnéticos. Este tipo de estudios permite reconstruir el pasado del campo magnético terrestre a partir del estudio en el laboratorio de la señal magnética adquirida por ciertas rocas y objetos arqueológicos. Gracias a este tipo de datos, y la construcción de curvas regionales y modelos geomagnéticos basados en ellos, se pueden conocer las variaciones del campo geomagnético durante los últimos milenios. Sin embargo, la robustez de las curvas o modelos así obtenidos reposa, sin duda, en la fiabilidad y cobertura de los datos arqueo y paleomagnéticos, existiendo aún grandes lagunas de conocimiento en esta temática. Uno de los fenómenos más interesantes puestos de manifiesto en la última década gracias a este tipo de datos es la existencia de variaciones bruscas de periodos de tiempo cortos (a veces de una o dos décadas) en la intensidad geomagnética pasada. Una de las anomalías más importantes de este tipo es la conocida como Anomalía de la Edad de Hierro del Levante, fenómeno descrito inicialmente en 2016 por Shaar y coautores.

Dentro de este contexto, esta Tesis Doctoral pretende investigar la variación espaciotemporal de la intensidad del campo magnético de la Tierra en regiones próximas al mar Mediterráneo para los últimos cuatro milenios, con especial énfasis en los periodos donde se han identificado valores de intensidad elevados. Los objetivos específicos perseguidos en el marco de la Tesis Doctoral se pueden separar en tres grandes bloques. Cada uno de ellos ha dado lugar a un artículo publicado en revistas científicas internacionales de alto impacto:

• Primer objetivo. Estudiar las variaciones de intensidad del campo magnético terrestre en regiones centroeuropeas para los dos primeros milenios a. C. Investigar las implicaciones en la evolución de la Anomalía de la Edad del Hierro del Levante.

• Segundo objetivo. Estudiar los cambios de intensidad del campo geomagnético en Europa entre el 200 d. C. y el 1800 d. C. Investigar las características más importantes de la doble oscilación del primer milenio d. C. y su evolución espacio temporal.

• Tercer objetivo. Revisar la cronología de la primera Edad del Hierro en el noreste de la Península Ibérica mediante la realización de un estudio de datación arqueomagnética en cuatro estructuras de un asentamiento de este periodo.

Los resultados han permitido, por un lado, identificar la Anomalía de la Edad de Hierro del Levante por primera vez en el Mediterráneo central, en concreto en Grecia, donde se han obtenido altas intensidades asociadas a valores de unos 135 ZAm2. El análisis conjunto de los datos previamente publicados juntos con los nuevos datos aportados en esta Tesis parece indicar que la Anomalía de la Edad de Hierro del Levante tiene su origen en la zona de Levante, desvaneciéndose hacia el este y el oeste donde se observan valores de la intensidad más pequeños. Sin embargo, nuestro análisis ha permitido comprobar que alrededor del 500 a. C. ocurrió un evento geomagnético que dio lugar a valores altos de intensidad de magnitudes similares en una vasta región, desde las Islas Canarias hasta Turquía, afectando también a toda Europa y probablemente a Asia Central.

En segundo lugar, se ha corroborado que entre el 200 y 1800 d. C. tuvo lugar en Europa, a escala continental, una secuencia de oscilaciones de la intensidad caracterizada por dos máximos consecutivos muy pronunciados, evento conocido como la doble oscilación d. C. Tras realizar un estudio detallado en el dominio de frecuencias, los resultados parecen indicar que los máximos de intensidad tienen una periodicidad asociada de aproximadamente unos 300 ± 50 años. Además, parece apreciarse un desfase de alrededor de unos 100 años entre el tren de oscilaciones observado en Europa Occidental y Oriental, observándose la secuencia de máximos de intensidad antes en el oeste de Europa. Los resultados obtenidos pueden ser interpretados como fruto de una deriva hacia el este de un parche de flujo del campo geomagnético en el límite manto-núcleo localizado debajo de Europa.

Por último, se ha presentado un estudio de datación arqueomagnética de cuatro estructuras de combustión procedentes de dos yacimientos arqueológicos localizados en el noreste de España. Los resultados demuestran que el abandono de las estructuras probablemente ocurrió antes del 650 a. C. Este resultado pone en duda la edad tradicionalmente aceptada (650-550 a. C.) para la transición del Bronce Tardío-Edad del Hierro Temprano en esta región y confirma la necesidad de hacer una revisión profunda de los patrones de asentamiento generalmente aceptados.

A continuación, se exponen las principales conclusiones que se han alcanzado tras el desarrollo de esta Tesis Doctoral.

1) En total se han publicado 47 nuevas arqueointensidades procedentes de 14 yacimientos arqueológicos de tres países diferentes (España, Grecia e Italia). Durante esta Tesis también se ha presentado un estudio de datación arqueomagnética de cuatro estructuras de combustión muestreadas en dos yacimientos arqueológicos localizados en el noreste de España. Todos los resultados han sido publicados en revistas científicas internacionales de alto impacto.

2) Las nuevas arqueointensidades obtenidas a lo largo de la Tesis evidencian por primera vez la presencia de la LIAA en Grecia entre 1070 y 1040 a. C. asociada a valores elevados de VADM de unos 140 ZAm2. Un análisis global confirma que, efectivamente, la fuente de la LIAA parece encontrarse en la región levantina, observándose VADM más bajos hacia el oeste, norte y este, hasta desaparecer.

3) El máximo de intensidad observado alrededor del 500 a. C. muestra magnitudes similares en una vasta región, estando presente en toda Europa, desde las Islas Canarias hasta Turquía, y afectando probablemente también a Asia Central. Sin embargo, este evento no se observa en Asia Oriental.

4) Se generaron varias CVPS. Dos de ellas del 1600 a. C. al 150 d. C. para Centro Europa, centradas en Italia y en Grecia. Se realizó una selección previa de datos, dando un pesado en función de la calidad de dichos datos lo que permite describir las variaciones del campo con mayor precisión.

5) Los nuevos datos obtenidos en Baleares, Grecia e Italia para los dos últimos milenios ayudan a definir mejor la secuencia de máximos observada durante este periodo en Europa, y en especial, el inicio del primer máximo de la doble oscilación que tuvo lugar en la segunda mitad del primer milenio d. C.

6) Se desarrollaron dos CVPS para el oeste y este de Europa, del 200 d. C. al 1800 d. C. Se generaron exclusivamente a partir de datos de alta calidad. A partir de estas dos CVPS se realizó un análisis de frecuencias y una correlación entre las tendencias de oscilación observadas.

7) La secuencia de máximos de intensidad observada a partir de las CVPS en Europa entre el 200 d. C. y el 1800 d. C. parece observarse primero en Europa del Oeste y posteriormente en Europa del Este, con un retardo sistemático de aprox. 100 ± 20 años entre el oeste y este de Europa. Lo que parece indicar una deriva hacia el este de un parche de intensidad regional en el CMB situado debajo de Europa. Siendo este el responsable de la sucesión de los máximos de intensidad observados en la superficie de la Tierra. Se estudió la sucesión temporal entre los máximos de intensidad observados en las CVPS generadas en esta Tesis para los dos últimos milenios. Dicha sucesión temporal se caracteriza por un período de aproximadamente 300 ± 50 años tanto para la curva occidental como para la oriental.

8) El estudio de datación arqueomagnética realizado en cuatro estructuras del noreste de la Península Ibérica asociadas a la Edad del Hierro demuestra que el abandono de las estructuras probablemente ocurrió antes del 650 a. C. El resultado obtenido proporciona una nueva evidencia de que debe revisarse la visión tradicional del desarrollo de los asentamientos humanos en el noreste de la Península Ibérica que ha asumido que la primera edad del hierro en esta región se enmarcaba en el periodo (650-550 a. C.).

9) La rigurosidad en los trabajos de arqueomagnetismo es esencial para una correcta reconstrucción del campo magnético de la Tierra en el pasado. Es fundamental aplicar criterios rigurosos de calidad a la hora de seleccionar las muestras, tal y como se ha realizado a lo largo de esta Tesis. Para conseguir definir con precisión las variaciones espacio temporales, y no cometer errores en el tiempo, también es importante obtener una correcta datación y trabajar de manera estrecha con especialistas en Arqueología de los distintos yacimientos estudiados.

10) A pesar del gran tiempo y esfuerzo que conllevan los experimentos de laboratorio, la obtención de nuevos datos arqueomagnéticos de calidad es de vital importancia para poder determinar la evolución del campo geomagnético en el pasado en la región del Mediterráneo, así como en otras regiones de la Tierra. Los datos experimentales nos permiten reconstruir de manera precisa las variaciones del campo geomagnético en el pasado, lo que a su vez permitirá mejorar las CVPS y los modelos geomagnéticos actuales tanto regionales como globales. El desarrollo de nuevos modelos geomagnéticos más precisos es esencial para poder avanzar en el conocimiento del movimiento de los materiales que componen el núcleo externo de la Tierra, al origen del campo magnético de este planeta.