A circa 3000 chilometri sotto i nostri piedi, il ferro liquido in rotazione nel nucleo esterno della Terra crea un campo magnetico protettivo sul nostro pianeta. Questo campo magnetico è invisibile ma vitale per la vita sulla superficie della Terra, perché protegge il pianeta dal vento solare — il flusso di radiazioni solari.
Circa 565 milioni di anni fa, tuttavia, la forza del campo magnetico terrestre si ridusse a circa il 10% di quella attuale. Poi il campo ha misteriosamente ripreso vigore poco prima dell’esplosione della vita multicellulare nel Cambriano.
Cosa ha fatto sì che il campo magnetico tornasse alla normalità?
Secondo un nuovo studio condotto dagli scienziati dell’Università di Rochester, questo recupero si è verificato nell’arco di poche decine di milioni di anni — un tempo rapido su scala geologica — e ha coinciso con la formazione del nucleo interno solido della Terra, suggerendo che il nucleo è probabilmente la causa diretta della normalizzazione del campo magnetico.
«Il nucleo interno è estremamente importante», afferma John Tardun, professore di geofisica presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente e decano della ricerca in Arti, Scienze e Ingegneria a Rochester. «Il campo magnetico era a un punto di collasso, ma una volta che il nucleo interno ha iniziato la sua crescita, il campo si è ripreso».
In un articolo pubblicato su Nature Communications, i ricercatori hanno identificato diverse date chiave nella storia del nucleo interno, compresa una stima più accurata della sua età. Lo studio fornisce indizi sulla storia e sull’evoluzione futura della Terra e su come sia diventata un pianeta abitabile, oltre che sull’evoluzione di altri pianeti del sistema solare.
Rivelare le informazioni nascoste nelle rocce antiche
La Terra è composta da strati: la crosta terrestre, che ospita la vita; il mantello, lo strato più spesso della Terra; il nucleo esterno fuso e il nucleo interno solido.
Nel nucleo esterno della Terra, il ferro liquido in rotazione crea correnti elettriche, provocando un fenomeno chiamato geodinamo, che è la causa del campo magnetico.
A causa della connessione tra il campo magnetico e il nucleo della Terra, gli scienziati hanno cercato per decenni di determinare come il campo magnetico e il nucleo della Terra siano cambiati nel corso della storia del nostro pianeta. Non possono misurare direttamente il campo magnetico a causa della sua posizione e delle temperature estreme dei materiali nel nucleo. Fortunatamente, i minerali che salgono sulla superficie terrestre contengono minuscole particelle magnetiche che registrano la direzione e l’intensità del campo magnetico.
Per determinare meglio l’età e la crescita del nucleo interno, Tarduno e il suo team hanno utilizzato un laser a CO2 e un magnetometro a interferenza quantistica superconduttore (SQUID) per analizzare i cristalli di feldspato della roccia anortosite. All’interno di questi cristalli si trovano minuscoli aghi magnetici che, secondo Tarduno, sono «perfetti registratori magnetici».
Studiando il magnetismo racchiuso negli antichi cristalli — un settore noto come paleomagnetismo — i ricercatori hanno identificato due nuove date importanti nella storia del nucleo interno:
— 550 milioni di anni fa: il momento in cui il campo magnetico ha iniziato un rapido rinnovamento dopo un quasi collasso avvenuto 15 milioni di anni prima. I ricercatori attribuiscono il rapido rinnovamento del campo magnetico alla formazione di un nucleo interno solido, che ha ricaricato il nucleo esterno fuso e ripristinato la forza del campo magnetico.
— 450 milioni di anni fa: il momento in cui la struttura del nucleo interno in crescita è cambiata, segnando il confine tra il nucleo interno più interno e quello più esterno. Questi cambiamenti nel nucleo interno, nello stesso periodo, coincidono con i cambiamenti nella struttura del mantello sovrastante dovuti alla tettonica a placche in superficie.
«Avendo determinato con maggiore precisione l’età del nucleo interno, siamo stati in grado di esplorare il fatto che il nucleo interno moderno è in realtà composto da due parti», spiega Tarduno. «I movimenti tettonici delle placche sulla superficie terrestre hanno influenzato indirettamente il nucleo interno e la storia di questi movimenti è impressa in profondità nella struttura del nucleo interno della Terra».
