Si estende dalla Terra come spaghetti invisibili è il campo magnetico del pianeta. Creato dalla zangolatura del nucleo terrestre, questo campo è importante per la vita di tutti i giorni: protegge il pianeta dalle particelle solari, fornisce una base per la navigazione e potrebbe aver svolto un ruolo importante nell'evoluzione della vita sulla Terra.
Ma cosa accadrebbe se il campo magnetico terrestre scomparisse domani? Un numero maggiore di particelle solari cariche bombarderebbe il pianeta, mettendo in pericolo le reti elettriche e i satelliti e aumentando l'esposizione umana a livelli più elevati di radiazioni ultraviolette che causano il cancro. In altre parole, un campo magnetico mancante avrebbe conseguenze che sarebbero problematiche ma non necessariamente apocalittiche, almeno a breve termine.
E questa è una buona notizia, perché da più di un secolo si sta indebolendo. Anche ora, ci sono punti particolarmente fragili, come l'anomalia dell'Atlantico meridionale nell'emisfero meridionale, che crea problemi tecnici per i satelliti a bassa orbita.
La prima cosa da capire sul campo magnetico è che, anche se si indebolisce, non scomparirà - almeno non per miliardi di anni. La Terra deve il suo campo magnetico al suo nucleo esterno fuso, che è fatto principalmente di ferro e nichel. Il nucleo esterno ribollente è alimentato dalla convezione del calore rilasciato mentre il nucleo interno cresce e si solidifica, ha affermato John Tarduno, un geofisico dell'Università di Rochester. (Il nucleo interno cresce di circa un millimetro all'anno.)
Questo motore a campo magnetico, noto come una dinamo, è stato soffocato da miliardi di anni. Gli scienziati ritengono che l'attuale disposizione del nucleo potrebbe essersi stabilita circa 1,5 miliardi di anni fa, secondo una ricerca del 2015 che ha trovato un balzo in avanti nella forza del campo magnetico. Ma Tarduno e il suo team hanno trovato prove di un campo magnetico terrestre nei minerali più antichi del pianeta, gli zirconi, risalenti a 4,2 miliardi di anni fa, suggerendo che l'attività nel nucleo ha creato il magnetismo per molto tempo.
Non è chiaro il motivo per cui la dinamo sia iniziata, ha detto Tarduno a Live Science, anche se è possibile che l'enorme impatto planetario che ha creato la luna potrebbe essere stato il fattore chiave. Questo impatto, che si verificò forse 100 milioni di anni dopo che la Terra si riunì, avrebbe potuto scuotere qualsiasi stratificazione, o stratificazione, di materiali nel nucleo della Terra: immagina di scuotere una bottiglia di olio e acqua su scala planetaria. Questa interruzione avrebbe potuto promuovere la convezione che guida ancora oggi la dinamo terrestre.
Alla fine, il nucleo interno probabilmente crescerà abbastanza grande che la convezione nel nucleo esterno non sarà più efficiente e il campo magnetico fallirà. Ma quello scenario è così lontano che non vale la pena perdere molto sonno.
"Stiamo parlando di miliardi di anni", ha detto Tarduno.
Campo magnetico indebolente
Molto più rilevante per la vita degli umani è che il campo magnetico si sta indebolendo. Gli scienziati hanno misurato questo indebolimento direttamente con osservatori magnetici e satelliti negli ultimi 160 anni. Se il campo vacillasse prima è un po 'più oscuro, come è quello che farà dopo. Il campo magnetico è attualmente all'80% circa dipolare, ha affermato Tarduno. Ciò significa che si comporta principalmente come un magnete a barra. Se potessi mettere limature di ferro intorno al pianeta (e rimuovere l'influenza del sole, che emette un flusso costante di particelle cariche chiamate vento solare verso la Terra, soffiando il campo magnetico come capelli lunghi in una brezza), il campo magnetico risultante le linee mostrerebbero un chiaro Nord e Sud. Ma il 20% del campo non è dipolare, il che significa che è più complicato; ci sono variazioni locali.
In passato, il campo magnetico si è capovolto, scambiando Nord e Sud. L'ultima di queste inversioni avvenne 780.000 anni fa, verso l'era di Homo erectus. L'indebolimento del campo ha in genere preceduto questi lanci, sollevando dubbi sull'imminenza di un altro infradito. Ma a volte il campo si indebolisce e poi si rinforza di nuovo senza capovolgere, un fenomeno chiamato escursione.
Tarduno e il suo team hanno scoperto che uno strano vortice nel cuore del Sudafrica potrebbe contribuire ad alcune di queste debolezze. Questo vortice sembra causare l'anomalia del Sud Atlantico, un punto debole noto nel campo che si estende da circa 190 miglia (300 chilometri) ad est del Brasile attraverso gran parte del Sud America. In quest'area, le particelle cariche del vento solare si immergono più vicino del solito alla Terra. L'anomalia del Sud Atlantico non è particolarmente evidente sul terreno. Ma i satelliti in orbita attorno alla Terra incontrano particelle solari più dannose lì, e gli astronauti che hanno viaggiato attraverso la regione sulla Stazione Spaziale Internazionale hanno riferito fenomeni visivi da stella cadente che si pensa siano causati da livelli relativamente elevati di radiazione a livello di bassa orbita terrestre lì .
Una Terra senza campi
Tarduno e il suo team sospettano che la variazione del mantello in Sudafrica potrebbe essere stata il punto di innesco per inversioni del campo magnetico in passato. La buona notizia è che, anche se il campo si sta indebolendo o si sta preparando a capovolgere, non scomparirà; non ci sono prove che il campo magnetico sia mai scomparso completamente durante un'inversione.
Anche se il campo si inverte, "avremo ancora del campo magnetico presente; sarà solo un campo magnetico molto debole", ha detto Tarduno.
Come sarebbe questo mondo con un campo magnetico minimo? Bene, la tua bussola non funzionerebbe, per prima cosa. "Punterà solo verso il campo magnetico più alto", ha detto Tarduno. "Potrebbe essere molto vicino a te; potrebbe essere molto lontano."
Le luci del nord e del sud sarebbero visibili dalle latitudini più basse, perché questi spettacoli colorati sono il risultato dell'interazione tra particelle cariche lanciate dal sole nel vento solare e nella magnetosfera terrestre. Attualmente, queste aurore appaiono vicino ai poli, seguendo le linee del campo magnetico in gran parte nord-sud della Terra, ma un campo più debole consentirebbe alle particelle di penetrare nell'atmosfera terrestre, illuminando il cielo più vicino all'equatore.
Le condizioni nell'Anomalia nell'Atlantico meridionale per i satelliti potrebbero diventare comuni in tutto il mondo, causando problemi tecnici. Le particelle solari possono eseguire il ping dell'elettronica, interrompendo i frammenti di memoria in quelli che vengono chiamati sconvolgimenti a singolo evento o SEU. Quando le particelle solari interagiscono con lo strato carico dell'atmosfera terrestre chiamato ionosfera, liberano anche gli elettroni dalle loro orbite molecolari. Questi elettroni liberi quindi interferiscono con la trasmissione delle onde radio ad alta frequenza utilizzate per la comunicazione.
Le interazioni tra il vento solare e l'atmosfera terrestre possono anche abbattere lo strato di ozono nel tempo, ha detto Tarduno, il che aumenterebbe l'esposizione collettiva alle radiazioni ultraviolette dell'umanità e aumenterebbe i rischi di cancro della pelle.
"Sebbene probabilmente non sarebbe del tutto catastrofico per la vita, ci sarebbe un dosaggio di radiazioni molto più elevato sul terreno senza un campo magnetico", ha detto Martin Archer, un fisico del plasma spaziale alla Queen Mary University di Londra.
Vi sono poche prove che le passate variazioni del campo magnetico abbiano influenzato la vita sulla Terra. Tuttavia, il campo magnetico ha indubbiamente plasmato la superficie terrestre, contribuendo a impedire che la fragile atmosfera del pianeta venga soffiata nello spazio dalla forza implacabile del vento solare, ha detto Archer a Live Science.
Un campo magnetico non è cruciale per avere un'atmosfera - Venere non ha un campo magnetico e ha un'atmosfera voluminosa, anche se poco accogliente - ma sicuramente funge da strato protettivo aggiuntivo. Marte, che un tempo aveva un campo magnetico ma lo perse circa 4 miliardi di anni fa, la sua atmosfera fu quasi completamente cancellata. E se ci fosse un modo per dare alla luna un'atmosfera simile alla Terra, il vento solare lo ridurrebbe a nulla in un solo secolo, ha detto Archer.
