Inversione geomagnetica terrestre

Le bussole hanno guidato l’uomo per secoli, aiutandolo ad attraversare gli oceani e i deserti. Tutto questo ha sempre funzionato perché i poli magnetici sono quasi coincidenti con i poli geografici. Ma se i poli magnetici terrestri iniziassero a spostarsi, le bussole diventerebbero inutili. Tuttavia, periodicamente, dopo alcune centinaia di migliaia di anni, i poli magnetici non solo si cominciano a spostare ma  finiscono per scambiarsi di posizione. E il timore di perdersi durante la loro inversione non è l’unico problema.

Il campo magnetico terrestre è molto più di un sistema di orientamento usato dagli esseri viventi, per quanto sia indubbiamente molto utile allo scopo. Esso si estende nello spazio e rappresenta uno scudo contro particelle e radiazioni nocive provenienti dal Sole. Se queste raggiungessero la superficie terrestre in gran quantità, distruggerebbero la vita. Le radiazioni ad alta energia potrebbero alterare il DNA e causare danni irreparabili alle cellule, per non parlare dei disastri che provocherebbero nelle reti elettriche del mondo. Se il campo magnetico s’interrompesse a lungo durante un’inversione, provocherebbe danni incalcolabili.

La forma interna della Terra presenta un nucleo piuttosto piccolo e solido e poi ha strati liquidi di spessore e densità diversi disposti intorno al nucleo. Terraferma e oceani si trovano sulla buccia, ossia su uno strato relativamente solido, detto crosta. Sotto di essa c’è un ampio strato di roccia fusa, il mantello, che arriva fino a una profondità di tremiladuecento chilometri. Sotto ancora c’è un liquido ricco di ferro, il nucleo esterno, che si muove costantemente attorno a un nucleo solido più caldo, fatto di ferro e nichel. I due nuclei sono la fonte del campo magnetico terrestre. Il nucleo interno e quello esterno restano caldi (mantengono rispettivamente una temperatura di 4000 °C e di 6000 °C), in parte a causa dell’energia rimasta dopo la formazione della Terra, miliardi di anni fa, ma soprattutto per l’energia liberata dal decadimento degli elementi radioattivi presenti in questa massa rovente di materiale. Il nucleo esterno continua a muoversi alla velocità di decine di chilometri all’anno e quando il fluido metallico attraversa le linee del campo magnetico, genera correnti elettriche che a loro volta alimentano il campo.

Il campo magnetico terrestre viene spesso descritto come un’enorme barra magnetica presente all’interno del pianeta, con un polo Nord e un polo Sud situati approssimativamente nei due punti corrispondenti del globo e le linee di forza chiuse. La realtà è molto più complessa e mutevole: intensità e direzioni variano infatti nei diversi punti della superficie del pianeta. Inoltre, il campo magnetico si modifica nel tempo. Usando i dati sul valore del campo magnetico dei secoli passati, i geologi sono riusciti a ricostruirne le lievi differenze nelle diverse parti del mondo. Secondo la British Geological Survey (BGS), si osservano inversioni di campo magnetico nel passato della Terra al confine tra nucleo e mantello. Ad esempio si osserva l’aumento di una zona di flusso invertito sotto l’Atlantico meridionale. Ad essa si deve inoltre il valore minimo della forza del campo, la cosiddetta anomalia del Sud Atlantico, localizzato nel Nordest del Brasile. In questa regione le particelle ad alta energia del vento solare possono avvicinarsi di più alla Terra, aumentando il rischio di radiazioni per i satelliti che seguono orbite basse.

Ogni tanto l’interazione tra il movimento del nucleo esterno liquido e quello del nucleo interno solido sposta la sede dei poli, malgrado nessuno conosca la causa precisa. L’inversione magnetica si verifica quando il Polo Nord si trasforma in Polo Sud e viceversa, evento questo accaduto circa 780000 anni fa. Il campo magnetico terrestre è prodotto dall’interazione tra il nucleo interno solido e il nucleo esterno liquido. Mentre i due nuclei si spostano, i materiali attraversano le linee del campo magnetico generando correnti elettriche che a loro volta alimentano il campo magnetico. Purtroppo non esiste una documentazione completa della storia delle inversioni, perciò le stime riguardanti la velocità di questi fenomeni si basano sulle rocce che recano impronte dei campi magnetici esistenti al tempo della loro formazione e su simulazioni matematiche. I geologi concordano sul fatto che un’inversione completa si verifichi nel corso di migliaia di anni ma potrebbero avvenire anche più in fretta. Durante un’inversione la geometria delle linee di forza del campo magnetico è molto più complessa rispetto a quella attuale e una bussola potrebbe puntare quasi in ogni direzione, a seconda del luogo in cui si trovasse sulla Terra e della modalità di variazione del campo.

A metà degli anni ottanta del secolo scorso gli scienziati hanno iniziato a notare coincidenze tra la tempistica delle inversioni geomagnetiche e le estinzioni di massa. Questa serie apparente di coincidenze, rende comunque difficile stabilire un nesso sicuro tra le estinzioni e l’inversione dei campi magnetici. Probabilmente c’è un legame tra le estinzioni di massa e gli impatti di asteroidi, e forse uno più tenue tra gli impatti di asteroidi e le inversioni geomagnetiche. Non è quindi impossibile che almeno alcune inversioni siano state causate da impatti di comete o di asteroidi. Questo per quanto concerne le estinzioni passate, ma un’inversione avrebbe effetti negativi sulla società moderna? Ma quanto grave sarebbe il problema?

Secondo la BGS, anche se la magnetosfera venisse meno, l’atmosfera terrestre ci proteggerebbe dalle radiazioni ad alta energia con la stessa efficacia. Ma la perdita nel campo magnetico influenzerebbe altri animali? Sappiamo che alcuni animali, come i piccioni e le balene, possono usare il campo magnetico terrestre per orientarsi ma dato che un’inversione si verifica in numerose migliaia di anni, cioè nell’arco di più generazioni di ogni specie, gli animali potrebbero adattarsi all’ambiente magnetico in fase di mutamento o sviluppare altri sistemi di orientamento. Anche per l’uomo non sembra esserci un grande problema dato che i nostri antenati erano presenti durante l’ultima importante inversione geomagnetica e che non sembrano averne risentito, probabilmente se il fenomeno si ripetesse, non subiremmo gravi conseguenze. Indubbiamente, però, i nostri avi non avranno subito gravi effetti fisici in seguito alle inversioni geomagnetiche, ma chissà in che modo la loro società o il loro stile di vita sarebbe stato influenzato se fossero stati dipendenti come noi da personal computer, reti elettriche e satelliti. Se il campo magnetico terrestre scomparisse per un certo periodo durante un’inversione, tali apparecchi verrebbero irrimediabilmente danneggiati dalle radiazioni cosmiche e solari. Ma questa è un’altra storia.

Nicola Sparvieri

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