Categorie: Fisica e Matematica

Terra, il campo magnetico può cambiare 10 volte più rapidamente del previsto

La Terra è un po’ come un grande magnete ed è avvolta da un campo magnetico. Quest’ultimo, oltre a rendere possibile la navigazione tramite GPS, fa da scudo alle particelle cariche provenienti dal vento solare. A generare e mantenere il campo magnetico è un flusso di ferro fluido che si trova nelle profondità della Terra, nel suo nucleo esterno, e che si muove in maniera turbolenta. Il moto del metallo fuso, infatti, crea delle correnti elettriche che lo generano e tengono attivo. Il campo magnetico (che non c’è solo sulla Terra) non è fisso e immutabile. Al contrario subisce dei piccoli cambiamenti regolari nella sua direzione, che su scale di tempo più lunghe possono essere significativi. Oggi, i ricercatori dell’Università di Leeds e della California a San Diego hanno mostrato che questi cambiamenti, in certi periodi, potrebbero avvenire con velocità anche 10 volte più elevate del previsto. I risultati sono pubblicati su Nature Communications.

La Terra come un grande magnete

Piccola premessa e ripasso. Il campo magnetico terrestre somiglia a quello generato da un dipolo magnetico. I poli, però, in questo caso non coincidono però con quelli geografici (Polo Nord e Polo Sud) e non sono statici e fissati. Il dipolo è situato nel centro della Terra ed è inclinato di 11°30′ rispetto all’asse terrestre. I punti in cui l’asse del dipolo incontra la superficie della Terra (prolungando idealmente l’asse) sono detti poli geomagnetici.

Come cambia il campo magnetico terrestre

Il campo magnetico terrestre non è fisso ed è soggetto a due tipi di processi che possono determinare dei cambiamenti. Da un lato c’è il cambiamento della sua direzione, una variazione, detta secolare, che avviene molto lentamente. Dalle stime gli scienziati riferiscono che lo spostamento della direzione è in media pari a circa 0.2°-0.3° (gradi) ogni anno. E al massimo, in alcuni periodi, si arriva a 1° all’anno.

Dall’altro c’è un fenomeno meno conosciuto ma molto interessante per gli scienziati: l’inversione della polarità del campo magnetico, con cui i poli si scambiano (e anche in questo caso, non solo sulla Terra). Quest’ultimo fenomeno non avviene in maniera regolare e cadenzata. C’è stato un intervallo di 30 milioni di anni, fra i 118 e gli 83 milioni di anni fa, in cui non si è registrata nessuna inversione, mentre in altri periodi sono state numerose (21 negli ultimi 5.3 milioni di anni). L’ultima inversione, come riferisce l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, risale a 780 milioni di anni fa.

Le inversioni avvengono quando il campo ha una bassa intensità per un lungo periodo, di migliaia di anni: in questo caso può essere instabile e invertirsi. Un ulteriore fenomeno possibile riguarda le cosiddette escursioni geotermiche: di fatto sono tentativi non portati a termine di inversione della polarità, sempre in periodi di instabilità del campo magnetico.

I cambiamenti del campo magnetico sono più accentuati

Gli scienziati hanno ripreso in mano l’argomento e hanno studiato i movimenti del flusso vorticoso di ferro fluido a 2.800 km di profondità sotto la crosta terrestre negli ultimi 100mila anni attraverso due approcci. Da un lato hanno impiegato simulazioni computazionali del processo con cui si genera il campo. Dall’altro hanno accostato queste analisi con le ricostruzioni delle variazioni del campo documentate negli studi e relative ai precedenti 100mila anni. Dalle analisi è emerso che il campo magnetico in certi casi cambia rapidamente e le variazioni in alcune occasioni hanno raggiunto velocità anche 10 volte più elevate dei cambiamenti finora riportati (che toccavano al massimo 1° all’anno).

Se il campo si indebolisce

Nello studio si mostra che queste variazioni sono dovute a un indebolimento del campo magnetico, ovvero quando si è verificata un’inversione della polarità del campo oppure durante escursioni geomagnetiche, quando il campo era meno intenso ma non era riuscito a invertire la polarità. Ad esempio, c’è stato un periodo, spiegano gli autori, intorno a 39mila anni fa, in cui la direzione del campo magnetico ha subito un brusco cambiamento di ben 2.5° all’anno, una fase in cui il campo era molto debole.

Nel dettaglio i cambi di direzione sono dovuti a ribaltamenti di strati fluidi nel nucleo liquido terrestre, in una regione dove il ferro fuso segue moti turbolenti. “Abbiamo una conoscenza piuttosto incompleta del campo magnetico precedente a 400 anni fa”, spiega Chris Davies dell’Università della California a San Diego. “Questi cambiamenti repentini sono il riflesso di alcune fra le attività più estreme del nucleo liquido e per questo potrebbero fornire importanti informazioni sul comportamento di ciò che avviene nelle profondità della Terra”.

Riferimenti: Nature Communications

Immagine di Arek Socha via Pixabay

Viola Rita

Giornalista scientifica. Dopo la maturità classica e la laurea in Fisica, dal 2012 si occupa con grande interesse e a tempo pieno di divulgazione e comunicazione scientifica. A Galileo dal 2017, collabora con La Repubblica.it e Mente&Cervello. Nel 2012 ha vinto il premio giornalistico “Riccardo Tomassetti”.

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