di: Corrado Ruscica
Apocalisse o evento naturale? L’inversione del campo
magnetico terrestre si è già verificata diverse volte nel corso della storia
del nostro pianeta.
E se accadesse oggi e in modo rapido? Le sue conseguenze
sulle società tecnologicamente avanzate potrebbero portare allo stato di
caos...
Il Nord è veramente a Nord? Non necessariamente, il Nord
potrebbe essere al Sud. Oggi gli scienziati dicono che è solo una questione di
tempo e che un giorno potremmo essere colpiti da una sorta di caos magnetico
tale da determinare una inversione dei poli magnetici.
Alla distanza di circa 150 milioni di chilometri dal Sole,
la Terra è circondata da uno scudo magnetico, una specie di ombrello spaziale
costituito dalle tante linee di forza del campo magnetico terrestre, che
protegge il pianeta dalla radiazione solare. Il campo magnetico terrestre, o
campo geomagnetico, è un fenomeno naturale, comune anche ad altri pianeti ed è
soprattutto presente nel Sole.
La Terra si comporta come se al suo centro vi fosse una
calamita a forma di sbarra, cioè una sorta di dipolo magnetico, il cui asse è
leggermente inclinato di circa 11° rispetto all'asse di rotazione terrestre.
Poli magnetici e poli
geografici
I poli magnetici non coincidono con quelli geografici. E’
importante sottolineare il fatto che la definizione che diamo di polo magnetico
Nord e Sud è solo una convenzione. Di fatto, il polo Nord magnetico si trova al
Sud geografico e viceversa. L’ago della bussola non può indicare un polo della
stessa polarità, perciò è stato scelto che il polo magnetico Sud, cioè quello
fisico, sia chiamato polo Nord magnetico in analogia con il Nord geografico.
Attualmente, il polo Nord magnetico è localizzato al largo della costa
occidentale dell’isola di Bathurst, nelle regioni canadesi a circa 1.300 km a
Nord-Ovest della baia di Hudson, mentre il polo Sud magnetico è situato al
margine del continente antartico nella Terra di Adélie.
Sappiamo inoltre che il campo magnetico terrestre non è
costante nel tempo ma è dinamico e attivo e subisce variazioni in termini di
direzione e d’intensità. Le misure hanno, di fatto, dimostrato, che le
posizioni dei poli non si trovano esattamente in quelle relative ai punti
cardinali geografici che si spostano con la rotazione del pianeta. Ad esempio,
il polo Nord magnetico si sposta continuamente intorno al polo Nord geografico
e oscilla di circa 10 km al giorno per via delle interazioni con lo strato ionizzato
dell’atmosfera.
Un po’ di storia
L’origine del campo magnetico terrestre ha occupato le più
grandi menti scientifiche. La prima ipotesi fu formulata circa nel 1200 da
Pietro Peregrino di Maricourt, il quale, per spiegare l’orientamento verso Nord
di un ago magnetico, immaginò che al polo vi fossero grandi giacimenti di
magnetite. Quattro secoli dopo, William Gilbert, che eseguì una serie di
esperimenti sui magneti, sostenne che l’intero pianeta fosse un gigantesco
magnete. Solo successivamente si capì che ciò non era vero in quanto la
temperatura all’interno del pianeta non consente a nessuna sostanza di
mantenersi magnetizzata. Quando nel XVII secolo si scoprì che un campo
magnetico può essere prodotto da una corrente elettrica, si ipotizzò che il campo
magnetico terrestre fosse generato da correnti prodotte nello stesso strato di
ferro fuso che avvolge il nucleo solido del pianeta, attraverso un meccanismo
detto di geodinamo, ipotesi che venne ripresa più tardi intorno agli anni ’50
da Edward Bullard. Anche lo stesso Einstein, a metà degli anni ’20, considerava
il geomagnetismo uno dei grandi misteri della fisica moderna.
Uova sode e campi
magnetici
Oggi i geofisici ritengono che il campo di forze si origini
dal nucleo terrestre. Essi ritengono che l’interno della Terra si comporti come
una enorme dinamo che trasforma l’energia meccanica del fluido in movimento in
energia magnetica. Per raffigurare la struttura della Terra prendiamo, ad
esempio, la sezione di un uovo sodo, dove il guscio rappresenta la sottile
crosta terrestre, il bianco dell’uovo rappresenta il mantello e il tuorlo
rappresenta invece il nucleo. Si pensa che una parte del nucleo sia formata da
ferro allo stato liquido mantenuto in movimento da correnti termiche e dalla
rotazione terrestre. Come la dinamo di un generatore elettrico, questo ferro in
movimento crea immense correnti elettriche e un enorme campo di forza magnetica
che insieme avvolgono la Terra e si propagano nello spazio. Ogni tanto, le
turbolenze che si creano nel flusso delle linee di forza fanno spostare i poli.
Infatti, gli scienziati avevano notato che in alcuni esperimenti con la bussola
si osservava l’ago spostarsi di circa 6 o 7 gradi a Est rispetto alla direzione
del Nord effettivo. I dati registrati nel corso dei secoli ci dicono che, ad
esempio, all'inizio del XVII secolo l'ago della bussola puntava a circa 11
gradi a Est del polo Nord geografico, nel 1643 la deviazione era di quattro
gradi a Est, nel 1650 per un breve periodo i poli magnetici e geografici coincisero,
nel 1666 l’ago della bussola puntava sul Nord effettivo e nei primi anni del
XIX secolo ci fu una oscillazione dell’ago ad Ovest di circa 18 gradi sempre
rispetto al Nord effettivo. Oggi l’ago punta a circa 5 gradi ad Ovest. Queste
misure sono un’indicazione del fatto che il campo magnetico si sta indebolendo
e, forse, i poli stanno per invertire la loro posizione come hanno già fatto in
passato.
Inversione imminente?
L’indebolimento del campo magnetico terrestre non comporta
necessariamente la sua prossima inversione. Grazie a modelli matematici che
riproducono le linee di forza del campo magnetico terrestre, alcuni ricercatori
hanno simulato la struttura interna della Terra e le interazioni tra i fluidi
conduttivi e il campo magnetico misurando le variazioni di temperatura e dei
movimenti interni del profondo strato di metallo liquido in cui si genera il
campo magnetico per verificare quali conseguenze potrebbero presentarsi. Essi
hanno scoperto che il nucleo interno, cioè il nucleo solido sotto quello
fluido, sta ruotando in modo leggermente più veloce rispetto alla superficie
della Terra. Studi sismici dell’interno
del pianeta confermano il modello, ma di recente gli scienziati sono rimasti
sorpresi quando hanno osservato sul grafico uno spostamento dei poli. Nella
simulazione da essi effettuata ci si aspettava semplicemente un campo
magnetico, simile a quello terrestre, ma vedere il modello che da solo generava
una inversione dei poli, senza applicare delle modifiche, è stato veramente
eccezionale. Queste inversioni richiedono alcune migliaia di anni per
completarsi e, a differenza di quello che si pensava, non comportano
l’azzeramento del campo magnetico ma una sua modifica. Infatti, durante le
inversioni dei poli il campo magnetico non scompare ma modifica la sua
struttura e diventa più complesso. Le sue linee di forza in prossimità della
superficie terrestre si intrecciano e i poli magnetici si spostano prima di completare
l’inversione. Un polo magnetico Sud potrebbe comparire in Africa, per esempio,
o un polo Nord a Tahiti. Comunque sia, il campo magnetico rimane sempre
presente.
Bussole nella lava
Il modello simulato dagli scienziati in laboratorio
assomiglia al campo registrato nell’analisi paleomagnetica. Di fatto, la prova
di una tale inversione magnetica ci viene dalle rocce vulcaniche. Quando esse
si raffreddano, le minuscole particelle magnetiche interne, che contengono
tipicamente ossido di ferro, si allineano con il campo magnetico della Terra,
come se bloccassero l’ago di una bussola nella pietra in attesa che i loro
segreti, per così dire, vengano svelati dai geologi. Perciò, esaminando il magnetismo degli strati di lava che si sono
depositati e raffreddati in epoche diverse, è stato possibile ricostruire
l’andamento nel tempo del campo magnetico del pianeta. Ma all’inizio del
secolo, gli scienziati scoprirono che alcune rocce avevano delle
caratteristiche peculiari. Le loro bussole, congelate nel tempo, puntavano a
Sud invece che a Nord. La risposta a questa stranezza si trovava sul fondale
oceanico. A partire dalla fine degli anni ’50, i geologi cominciarono a
studiare sistematicamente il magnetismo delle rocce nelle profondità. Le rocce
raccolte vicino alle faglie oceaniche mostrarono la presenza di bande
alternanti di magnetismo lungo la spaccatura della crosta terrestre. Questo
poteva significare che il campo magnetico si interrompeva periodicamente e
cambiava di polarità quando nuove rocce venivano eruttate dalla faglia. Secondo lo schema degli eventi che si sono
susseguiti negli ultimi 40 milioni di anni, la prossima inversione sarebbe già
in ritardo di 530 mila anni. Considerata però la lentezza del cambiamento,
avremo probabilmente tutto il tempo per affrontarla anche se una nuova scoperta
potrebbe far crollare questa ipotesi. Infatti, un gruppo di geologi americani
ha eseguito delle ricerche su alcune rocce vulcaniche vecchie di circa 16
milioni di anni, in particolare su un vulcano nelle Steens Mountain, nello
stato dell’Oregon. Le misure effettuate su queste rocce indicano una variazione
del campo magnetico più veloce rispetto alla media prevista in precedenza. E’
stato osservato che il campo cambia in modo imprevedibile, anche di alcuni
gradi al giorno, man mano che la lava si raffredda. In altre parole, i poli
possono spostarsi così rapidamente, durante un’inversione, che potremmo quasi
vedere l’ago della bussola muoversi.
Nell’era caos
magnetico
Negli ultimi anni, l’interesse per lo studio del campo
magnetico terrestre è cresciuto al punto che l’Agenzia Spaziale Europea ha
istituito il programma scientifico Swarm, che prevede la messa in orbita di tre
satelliti per lo studio del geomagnetismo e dei suoi effetti sugli esseri
viventi. Secondo alcuni scienziati, il fenomeno dell’inversione dei poli
potrebbe causare un indebolimento dello scudo protettivo contro la radiazione
solare determinando un assottigliamento dello strato di ozono e una maggiore
penetrazione delle radiazioni ultraviolette, con un conseguente aumento delle
malattie tumorali per gli esseri umani. Non solo, ma il fenomeno potrebbe avere
anche effetti sugli animali, come le balene o alcune specie di uccelli, che si
affidano, per così dire, al campo magnetico per orientarsi. C’è da dire che
mentre una parte della comunità scientifica appare più ottimista, alcuni
ricercatori sembrano ipotizzare una possibile inversione del campo magnetico
anche in tempi relativamente brevi. Le rocce indicano che il campo si è
indebolito negli ultimi 2.000 anni confermando che il declino verso il caos
magnetico potrebbe essere già iniziato. Se questo è vero, tra 1.400 anni
potremmo trovarci al punto zero, ossia al centro del processo che determinerà
una nuova inversione dei poli, diciamo intorno all’anno 3.400 circa.
Verso l’Apocalisse
Se l’inversione si verificasse in modo rapido, il mondo
moderno ne verrebbe capovolto. Nelle peggiori delle ipotesi, le tempeste solari
causerebbero black-out elettrici paralizzando le metropoli. La Terra potrebbe
essere bombardata dalla radiazione solare, con un’energia equivalente ad alcuni
miliardi di bombe di Hiroshima, accompagnata da onde di magnetismo. Una
tempesta solare causerebbe forti fluttuazioni nelle linee di forza del campo
magnetico terrestre, distruggendo le comunicazioni radio e televisive, i
sistemi di navigazione, sovraccaricando le linee telefoniche ed elettriche,
mettendo fuori uso le centrali elettriche.
Antico come la Terra, il campo magnetico costituisce una
sorta di ombrello spaziale che aiuta il pianeta a difendersi mantenendo uno
strato protettivo. Tuttavia, di tanto in tanto interrompe il suo flusso e
subisce un’inversione i cui effetti possono essere disastrosi per gli esseri
viventi. Il prossimo caos magnetico potrebbe essere già cominciato e diventare
così una costante nella vita degli esseri viventi.
Il fenomeno dell’inversione dei poli potrebbe causare un
indebolimento dello scudo protettivo contro la radiazione solare determinando
un assottigliamento dello strato di ozono e una maggiore penetrazione delle
radiazioni ultraviolette.
Scritto da: Corrado Ruscica
Laureato in Astronomia
all'Università di Bologna. Ha vinto la borsa di studio per il dottorato di
ricerca in Astronomia presso l'Università di Milano. Si occupa di divulgazione
scientifica, collabora col planetario di Milano e con varie riviste online (Le
Scienze Web News, Scienzaonline, UAI) oltre che con riviste stampate come
ModusVivendi.
Il suo blog,
Astronomica Mentis (http://astronomicamentis.blogosfere.it), è dedicato agli
scienziati e alle loro idee sull’Universo, e affronta temi di cosmologia,
astrofisica, astrobiologia e fisica delle particelle.
da: Scienza e Conoscenza
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