Cosa succederebbe se il campo magnetico terrestre scomparisse?

 

Il campo magnetico terrestre si estende dalla Terra come una fitta trama invisibile. Creato da moti convettivi nel nucleo terrestre, questo campo è fondamentale per la vita di tutti i giorni: protegge il pianeta dalle particelle solari, fornisce la base per la navigazione e potrebbe aver giocato 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, mandando in tilt le reti elettriche e i satelliti e aumentando l'esposizione umana a livelli più elevati di radiazioni ultraviolette (raggi UV) cancerogene. In altre parole, la scomparsa del campo magnetico avrebbe conseguenze problematiche, ma non necessariamente apocalittiche, almeno nel breve termine.

 
E questa è una buona notizia, perché da oltre un secolo si sta indebolendo. Ancora oggi, esistono zone particolarmente deboli, come l'Anomalia del Sud Atlantico nell'emisfero australe, che creano problemi tecnici ai satelliti in orbita bassa.

Cos'è la dinamo terrestre e perché esiste da miliardi di anni? 

La prima cosa da capire riguardo al campo magnetico è che, anche se si indebolisce, non scomparirà – almeno non per miliardi di anni. La Terra deve il suo campo magnetico al nucleo esterno fuso, composto principalmente da ferro e nichel. John Tarduno, geofisico dell'Università di Rochester, ci ha spiegato che il nucleo esterno, in continuo movimento, è alimentato dalla convezione del calore rilasciato dalla crescita e dalla solidificazione del nucleo interno (Il nucleo interno cresce di circa un millimetro all'anno).

Questo motore del campo magnetico, noto come dinamo, è in funzione da miliardi di anni. Gli scienziati ritengono che l'attuale configurazione del nucleo si sia stabilizzata circa 1,5 miliardi di anni fa, questo in accordo con una ricerca del 2015 che ha rilevato un'impennata nell'intensità del campo magnetico intorno a quel periodo. Tarduno e il suo team hanno trovato prove dell'esistenza di un campo magnetico terrestre nei minerali più antichi del pianeta, gli zirconi, risalenti a 4,2 miliardi di anni fa; questo suggerisce che l'attività nel nucleo terrestre abbia generato magnetismo per un periodo di tempo lunghissimo.

Non è chiaro come la dinamo si sia innescata, ha spiegato Tarduno a Live Science, anche se è possibile che l'enorme impatto planetario che ha creato la Luna sia stato il fattore determinante. Questo impatto, avvenuto forse 100 milioni di anni dopo la formazione della Terra, potrebbe aver sconvolto qualsiasi stratificazione, o disposizione dei materiali nel nucleo terrestre: immaginate di agitare una bottiglia di olio e acqua su scala planetaria. Questa perturbazione potrebbe aver favorito la convezione che ancora oggi alimenta la dinamo terrestre.

Col tempo, il nucleo interno probabilmente crescerà a tal punto che la convezione nel nucleo esterno non sarà più efficiente e il campo magnetico si estinguerà. Ma questo scenario è così lontano che non vale la pena preoccuparsene troppo.

"Stiamo parlando di miliardi di anni", ha detto Tarduno.

Indebolimento del campo magnetico

Un aspetto ben più rilevante per la vita umana è l'indebolimento del campo magnetico. Gli scienziati misurano questo indebolimento direttamente con osservatori magnetici e satelliti da 160 anni. Se il campo si stesse già indebolendo prima di allora è meno chiaro, così come non è chiaro cosa succederà in futuro. Attualmente, il campo magnetico è per circa l'80% dipolare, ha spiegato Tarduno. Ciò significa che si comporta principalmente come una calamita a barra. Se si potesse posizionare limatura di ferro attorno al pianeta (e rimuovere l'influenza del sole, che emette un flusso costante di particelle cariche chiamato vento solare verso la Terra, agitando il campo magnetico come lunghi capelli mossi dal vento), le linee del campo magnetico risultanti mostrerebbero un Nord e un Sud ben definiti. Ma il 20% del campo è non dipolare, il che significa che la situazione è più complessa; esistono variazioni locali.

Inversione dei poli: siamo vicini a un capovolgimento magnetico?

In passato, il campo magnetico si è invertito, scambiando Nord e Sud. L'ultima di queste inversioni si è verificata 780.000 anni fa, all'incirca nell'era dell'Homo erectus. In genere, questi capovolgimenti sono stati preceduti da un indebolimento del campo magnetico, sollevando interrogativi sull'imminenza di un'altra inversione. Tuttavia, il campo si indebolisce a volte per poi rafforzarsi nuovamente senza capovolgersi, un fenomeno chiamato escursione.

L'Anomalia del Sud Atlantico: il "buco" nello scudo terrestre.  

Tarduno e il suo team hanno scoperto che un vortice anomalo nel nucleo terrestre, sotto il Sudafrica, potrebbe contribuire a questo indebolimento. Questo vortice sembra essere la causa dell'Anomalia del Sud Atlantico, un noto punto debole del campo magnetico che si estende da circa 300 chilometri a est del Brasile attraverso gran parte del Sud America. In quest'area, le particelle cariche del vento solare si avvicinano alla Terra più del solito. L'Anomalia del Sud Atlantico non è particolarmente evidente a terra. Tuttavia, i satelliti in orbita terrestre incontrano lì una maggiore quantità di particelle solari dannose, e gli astronauti che hanno attraversato la regione a bordo della Stazione Spaziale Internazionale hanno segnalato fenomeni visivi di stelle cadenti, che si ritiene siano causati da livelli di radiazione relativamente elevati a livello dell'orbita terrestre bassa. 

Una Terra senza campo magnetico: dai satelliti all'aurora boreale all'equatore.

Tarduno e il suo team sospettano che la variazione del mantello sotto il Sudafrica possa essere stata il punto di innesco per le inversioni del campo magnetico in passato. La buona notizia è che, anche se il campo si sta indebolendo o si sta preparando a invertirsi, non scomparirà; non ci sono prove che il campo magnetico sia mai scomparso completamente durante un'inversione.

Anche se il campo si inverte, "avremo comunque un campo magnetico presente; sarà semplicemente molto debole", ha affermato Tarduno.

Come sarebbe un mondo con un campo magnetico minimo? Beh, la bussola non funzionerebbe, per esempio. "Punterebbe semplicemente verso la regione con il campo magnetico più intenso", ha spiegato Tarduno. "Potrebbe essere molto vicina a noi, oppure molto lontana".

Le aurore boreali e australi sarebbero visibili dalle latitudini più basse, perché questi spettacoli colorati sono il risultato dell'interazione tra le particelle cariche emesse dal sole nel vento solare e la magnetosfera terrestre. Attualmente, queste aurore appaiono vicino ai poli, seguendo le linee del campo magnetico terrestre, prevalentemente nord-sud, ma un campo più debole permetterebbe alle particelle di penetrare l'atmosfera terrestre, illuminando il cielo più vicino all'equatore.

Le condizioni dell'Anomalia Sud Atlantica per i satelliti potrebbero diventare comuni in tutto il mondo, causando malfunzionamenti tecnici. Le particelle solari possono interferire con i componenti elettronici, danneggiando porzioni di memoria in quelli che vengono chiamati SEU (Single-Event Upset). 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 interferiscono quindi con la trasmissione delle onde radio ad alta frequenza utilizzate per le comunicazioni.

Le interazioni tra il vento solare e l'atmosfera terrestre possono anche causare la disgregazione dello strato di ozono nel tempo, ha affermato Tarduno, il che aumenterebbe l'esposizione collettiva dell'umanità alle radiazioni ultraviolette e il rischio di cancro alla pelle.

Martin Archer, fisico del plasma spaziale presso la Queen Mary University di Londra, ha affermato che "sebbene probabilmente non sarebbe del tutto catastrofico per la vita, senza un campo magnetico la dose di radiazioni sulla Terra sarebbe molto più elevata".

Ci sono poche prove che le variazioni passate del campo magnetico abbiano avuto un impatto sulla vita sulla Terra. Tuttavia, il campo magnetico ha indubbiamente plasmato la superficie terrestre, contribuendo a impedire che la fragile atmosfera del pianeta venisse spazzata nello spazio dalla forza implacabile del vento solare.

Un campo magnetico non è fondamentale per la presenza di un'atmosfera – Venere, pur essendo priva di campo magnetico, possiede un'atmosfera massiccia, seppur ostile – che certamente agisce come un ulteriore strato protettivo. Marte, che un tempo aveva un campo magnetico, ma lo ha perso circa 4 miliardi di anni fa, ha visto la sua atmosfera quasi completamente dispersa. E se esistesse un modo per dare alla Luna un'atmosfera simile a quella terrestre, il vento solare la spazzerebbe via in appena un secolo, ha concluso Archer.