I geofisici dell'Università di Leeds Yon Mound e Phil Livermore ritengono che tra un paio di migliaia di anni ci sarà un'inversione del campo magnetico terrestre. Scienziati britannici hanno presentato le loro scoperte in una colonna di The Conversation. "Lenta.ru" fornisce le tesi principali degli autori e spiega perché i geofisici hanno molto probabilmente ragione.
Il campo magnetico protegge la Terra da pericolose radiazioni cosmiche deviando le particelle cariche lontano dal pianeta. Tuttavia, questo campo di forza non è permanente. Nell'intera storia del pianeta, ci sono state almeno diverse centinaia di inversioni di campo magnetico, quando i poli magnetici nord e sud sono stati scambiati.
Nel processo di inversione di polarità, il campo magnetico del pianeta assume una forma complessa e si indebolisce. Durante questo periodo, il suo valore può scendere al dieci percento del valore originale e allo stesso tempo non si formano due poli, ma diversi, incluso, ad esempio, all'equatore. In media, le inversioni del campo magnetico si verificano una volta ogni milione di anni, ma l'intervallo tra le inversioni non è costante.
Oltre alle inversioni geomagnetiche, nella storia della Terra si sono verificate inversioni incomplete, quando i poli magnetici si sono spostati a basse latitudini, fino all'intersezione dell'equatore, e poi sono tornati. L'ultima volta che un'inversione geomagnetica, il cosiddetto fenomeno Brunes-Matuyama, si è verificata circa 780 mila anni fa. Un'inversione temporanea - l'evento di Lashamp - è avvenuta 41 mila anni fa ed è durata meno di mille anni, durante i quali la direzione del campo magnetico del pianeta è effettivamente cambiata per circa 250 anni.
Terra dall'orbita
Foto: Stuart Rankin / Flickr
I cambiamenti nel campo magnetico durante l'inversione indeboliscono la protezione del pianeta dalle radiazioni cosmiche e aumentano il livello di radiazioni sulla Terra. Se l'inversione geomagnetica avvenisse oggi, aumenterebbe drasticamente i rischi per il funzionamento dei satelliti vicini alla Terra, dell'aviazione e delle infrastrutture elettriche terrestri. Le tempeste geomagnetiche che si verificano con un forte aumento dell'attività solare offrono agli scienziati l'opportunità di valutare le minacce che il pianeta può affrontare quando il suo campo magnetico viene improvvisamente indebolito.
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Nel 2003, una tempesta solare ha causato interruzioni di corrente in Svezia e ha richiesto modifiche alle rotte dei viaggi aerei per evitare interruzioni temporanee della rete e ridurre i rischi di radiazioni per i satelliti e le infrastrutture di terra. Ma questa tempesta è considerata insignificante rispetto all'evento Carrington - la tempesta geomagnetica del 1859, quando si verificarono le aurore anche nelle vicinanze delle isole caraibiche.
Nel frattempo, l'impatto specifico che una grave tempesta potrebbe avere sull'infrastruttura elettronica di oggi non è ancora chiaro. Possiamo certamente affermare che il danno economico da blackout, impianti di riscaldamento, condizionamento, geolocalizzazione e Internet sarà molto significativo: solo da stime approssimative si stima almeno 40 miliardi di dollari al giorno.
Anche l'impatto diretto che l'inversione del campo magnetico produrrà sugli esseri viventi e sulle persone è difficile da prevedere: l'uomo moderno in tutta la storia della sua esistenza non ha incontrato un evento del genere. Ci sono studi che cercano di collegare le inversioni geomagnetiche e l'attività vulcanica alle estinzioni di massa. Tuttavia, fanno notare Mound e Livermore, non c'è un'attivazione evidente del vulcanismo, quindi molto probabilmente l'umanità dovrà occuparsi esclusivamente di effetti elettromagnetici.
Campo magnetico terrestre 500 anni prima dell'inversione (secondo il modello del supercomputer)
Immagine: GA Glatzmaier
Campo magnetico terrestre immediatamente dopo l'inversione (secondo il modello del supercomputer)
Immagine: GA Glatzmaier
Campo magnetico terrestre dopo 500 anni di inversione (secondo il modello del supercomputer)
Immagine: GA Glatzmaier
È noto che molte specie di animali hanno una qualche forma di magnetoricezione, che consente loro di percepire i cambiamenti nel campo magnetico terrestre. Gli animali usano questa funzione per navigare durante le lunghe migrazioni. Non è ancora chiaro quale effetto avrà l'inversione geomagnetica su tali specie. È noto solo che gli antichi sono riusciti a sopravvivere con successo all'evento di Lashamp e la vita sul pianeta nel corso dell'intera storia della sua esistenza ha affrontato centinaia di volte inversioni complete del campo geomagnetico.
Due circostanze - l'età del fenomeno Brunes-Matuyama e l'indebolimento osservato del campo geomagnetico terrestre di circa il cinque percento per secolo - suggeriscono con cautela che potrebbe verificarsi un'inversione entro i prossimi duemila anni. È difficile nominare date più esatte. Il campo magnetico del pianeta è generato da un nucleo di pietra di ferro liquido che obbedisce alle stesse leggi della fisica dell'idrosfera e dell'atmosfera.
Nel frattempo, l'umanità ha imparato a prevedere i cambiamenti meteorologici solo pochi giorni prima. Nel caso del nucleo situato a una profondità di circa tremila chilometri dalla superficie terrestre, la situazione è molto più complicata, principalmente a causa delle informazioni estremamente scarse sulla struttura e sui processi che si svolgono all'interno del pianeta. Gli scienziati hanno a loro disposizione informazioni approssimative sulla composizione e la struttura del nucleo, nonché una rete globale di osservatori geofisici terrestri e satelliti orbitanti che consentono di misurare i cambiamenti nel campo geomagnetico e quindi di tracciare il movimento del nucleo terrestre.
Non si sa molto sul nucleo del pianeta. Ad esempio, solo di recente scienziati giapponesi, in esperimenti di laboratorio che simulano le condizioni all'interno della Terra, hanno stabilito in modo affidabile che il suo terzo componente principale è il silicio: rappresenta circa il cinque percento della massa del nucleo terrestre. Altre azioni sono in ferro (85%) e nichel (10%). Come di consueto in questi casi, sono rimasti i fautori dell'ipotesi alternativa del terzo elemento, che ritengono che non sia silicio, ma ossigeno.
Mappa a colori di Mercurio
Foto: NASA Goddard Space Flight Center / Flickr
I piccoli scienziati conoscono la struttura del mantello del pianeta. Solo tre anni fa si è saputo in modo affidabile che nello strato di transizione tra il mantello superiore e inferiore, a una profondità di 410-660 chilometri, ci sono vaste riserve d'acqua. Successivamente, questi dati sono stati ripetutamente confermati. Ulteriori analisi hanno mostrato che l'acqua può essere contenuta anche negli strati sottostanti, ad una profondità di circa mille chilometri. Ma anche in questo caso non si sa se sia disperso all'interno dell'intero strato o se occupi solo alcune aree locali.
Salendo più in alto, gli scienziati devono affrontare un altro problema: la natura e l'origine della tettonica delle placche litosferiche. A rigor di termini, la Terra è considerata l'unico pianeta del sistema solare in cui è presente la tettonica, ma nessuno sa ancora quando e perché sia sorta. Rispondere a queste domande ci consentirebbe di monitorare il passato e il futuro dei continenti, in particolare l'attuale fase del ciclo di Wilson. Gli scienziati hanno presentato ancora una volta i dati preliminari in una conferenza specializzata tenutasi nel 2016.
La natura del campo magnetico del pianeta è il più grande problema geofisico. È noto in modo affidabile che oltre a Mercurio, Terra e quattro giganti gassosi, Ganimede, il più grande satellite di Giove, ha anche una magnetosfera, ma è molto poco noto come il pianeta supporti la propria magnetosfera. Finora a disposizione degli scienziati c'è praticamente l'unica teoria della geodinamo. Secondo questa teoria, nelle viscere del pianeta c'è un nucleo metallico con un centro solido e un guscio liquido. A causa del decadimento degli elementi radioattivi, il calore viene rilasciato, portando alla formazione di flussi convettivi di un fluido conduttivo. Queste correnti generano il campo magnetico del pianeta.
Sebbene la teoria della geodinamo sia praticamente incontrastata, provoca grandi difficoltà. Secondo la magnetoidrodinamica classica, l'effetto dinamo dovrebbe decadere e il nucleo del pianeta dovrebbe raffreddarsi e indurirsi. Non esiste ancora una comprensione esatta dei meccanismi grazie ai quali la Terra mantiene l'effetto di autogenerazione della dinamo insieme alle caratteristiche osservate del campo magnetico, principalmente anomalie geomagnetiche, migrazione e inversione dei poli.
La recente scoperta di un getto di ferro all'interno del nucleo terrestre, come notato da Mound e Livermore, testimonia le crescenti capacità della scienza nello studio delle dinamiche dei processi che avvengono all'interno del pianeta. Il getto si è formato nel nucleo liquido esterno della Terra nell'area situata al di sotto del Polo Nord. La larghezza dell'oggetto è attualmente di 420 chilometri. Il getto ha raggiunto tali dimensioni dal 2000, aumentando ogni anno in larghezza fino a 40 chilometri.
I geofisici ritengono che il getto di ferro che hanno scoperto sia uno degli oggetti che creano il campo magnetico terrestre. In combinazione con metodi numerici ed esperimenti di laboratorio, questa e altre scoperte, secondo gli esperti, dovrebbero accelerare notevolmente i progressi in quest'area della geofisica. È possibile, sottolineano Mound e Livermore, che gli scienziati saranno presto in grado di prevedere il comportamento del nucleo terrestre.
Yuri Sukhov
