Viviamo su un pianeta che ha la fortuna di avere un campo magnetico che ci protegge dalle radiazioni cosmiche nocive. Altri pianeti del Sistema solare, come Marte, non condividono questa fortuna e sono costantemente bombardati da particelle cariche, rendendo la vita difficile.
Gli scienziati spiegano la generazione del campo magnetico terrestre attraverso un meccanismo noto come teoria della dinamo. Secondo questa teoria, il lento raffreddamento del nucleo di ferro e nichel liquido provoca il movimento di correnti circolari di materiale nel nucleo esterno, chiamate correnti di convezione. Allo stesso tempo, la rotazione della Terra devia queste correnti, facendole scorrere con un andamento a spirale. Le correnti di convezione generano correnti elettriche, che a loro volta producono campi magnetici, dando origine alla maggior parte del campo magnetico terrestre.
Una vista dell’interno della Terra come si presume fosse circa 1 miliardo di anni fa: le linee del campo magnetico all’interno del nucleo sono collegate al campo magnetico esterno della Terra. Crediti: Politecnico di Zurigo / SusTech
Tuttavia, la teoria ha un difetto: circa 1 miliardo di anni fa, prima che il nucleo interno della Terra si cristallizzasse, era completamente liquido. È possibile che il campo magnetico possa essere stato generato prima di questo periodo, quando per l’appunto il nucleo era liquido?
Un team di tre geofisici del Politecnico di Zurigo e del SusTech, in Cina, ha trovato una risposta a questa domanda, che trovate pubblicata sulla rivista Nature.
Poiché l’interno della Terra e i processi che avvengono al suo interno non possono essere osservati direttamente, per studiarli gli scienziati impiegano modelli al computer e simulazioni. In particolare, i tre autori dello studio hanno sviluppato un modello computerizzato della Terra con cui simulare se effettivamente un nucleo completamente liquido sia in grado di generare un campo magnetico stabile. Le simulazioni sono state in parte condotte presso il computer ad alte prestazioni Piz Daint del Cscs di Lugano.
Con queste simulazioni, i ricercatori dimostrano quale sia il corretto regime fisico in cui la viscosità del nucleo terrestre non ha alcuna influenza sull’effetto dinamo, arrivando alla conclusione che il campo magnetico terrestre è stato generato all’inizio della storia della Terra in modo simile a quello attuale. Sono i primi a essere riusciti a minimizzare l’influenza della viscosità del nucleo terrestre a un valore trascurabile in un modello. «Finora nessuno era mai riuscito a eseguire calcoli di questo tipo in queste condizioni fisiche corrette», spiega Yufeng Lin, autore principale dello studio.
«Questa scoperta ci aiuta a comprendere meglio la storia del campo magnetico terrestre ed è utile per interpretare i dati del passato geologico», afferma il coautore Andy Jackson, professore di geofisica al Politecnico di Zurigo.
Questo risultato pone anche sotto una luce diversa l’emergere della vita: miliardi di anni fa, la vita ha apparentemente beneficiato dello scudo magnetico, che ha bloccato le radiazioni nocive provenienti dallo spazio, rendendo possibile il suo sviluppo. Inoltre, i ricercatori potranno utilizzare le nuove scoperte anche per studiare i campi magnetici di altri corpi celesti, come il Sole o i pianeti Giove e Saturno.
Il campo magnetico terrestre non solo protegge la vita: svolge anche un ruolo cruciale nel rendere possibili le comunicazioni satellitari e molti altri aspetti della civiltà moderna. «È quindi importante capire come si genera il campo magnetico, come cambia nel tempo e quali sono i meccanismi che lo mantengono», conclude Jackson. «Se capiamo come si genera il campo magnetico, possiamo prevedere il suo sviluppo futuro».
Il campo magnetico ha cambiato polarità migliaia di volte nel corso della storia della Terra. Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno osservato un rapido spostamento del polo nord magnetico verso il polo nord geografico. È importante per la nostra civiltà capire come sta cambiando il magnetismo sulla Terra.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “Invariance of dynamo action in an early-Earth model” di Lin Y., Marti P., Jackson A.