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Che cosa tiene in funzione il campo magnetico della Terra?

Il campo magnetico garantisce la vita sul nostro pianeta: che cosa lo ha fatto funzionare per miliardi di anni? Forse una caratteristica del nucleo della Terra a cui non si pensava.

Illustrazione: pennacchi del campo magnetico della Terra
| Jurik Peter / Shutterstock

Una delle caratteristiche del nostro Pianeta è il suo campo magnetico, né troppo debole né troppo intenso: giusto quello che serve a proteggere la superficie della Terra dalle particelle cariche del vento solare e delle radiazioni cosmiche. Se il campo magnetico non ci fosse, la vita, così com'è apparsa sparirebbe in poco tempo. Oggi sappiamo che questo scudo è prodotto dai moti del ferro liquido, l'elemento più abbondante nel nucleo esterno della Terra, il quale dà vita a una geodinamo: una dinamo planetaria che, originando corrente elettrica, provoca come conseguenza la comparsa di un campo magnetico... Questa descrizione è però una semplificazione, e nasconde domande per le quali i geologi non hanno ancora risposte.

 

Uno studio internazionale (pubblicato su Nature Communications) potrebbe però farci fare un passo in avanti nella comprensione del meccanismo della geodinamo: per il team, sarebbe la presenza di elementi più leggeri del ferro nel nucleo terrestre a permettere la geodinamo, nel presente come nel passato.

 

La struttura della Terra e i moti del mantello
La struttura della Terra e i moti del mantello, evidenziati dalle frecce. Le frecce indicano la direzione di moto del mantello, che vicino alla crosta si raffredda e in parte esce dalle dorsali oceaniche e in parte torna in profondità. Il movimento alza e abbassa la crosta oceanica anche di 2 chilometri. Per approfondire: Il paradosso del nucleo della Terra. |

Il nostro Pianeta si è formato dall'accumulo di polveri e gas che circondavano la protostella che avrebbe dato origine al Sole: in quelle prime fasi gli elementi più pesanti - come il ferro - si aggregavano verso il centro di quello che sarebbe diventato un pianeta, mentre i più leggeri si distribuivano e differenziavano verso l'esterno, vero quella che sarebbe diventata la superficie.

 

Ecco perché la Terra oggi presenza una diversificazione chimica passando dalla crosta al mantello e fino al nucleo, ma non ci sono zone omogenee: mentre il ferro affondava a formare il nucleo, trascinava con sé anche una parte di elementi leggeri - come ossigeno, zolfo, carbonio, idrogeno... - la cui presenza è confermata dai sismografi che misurano il modo col quale le onde sismiche dei mega terremoti attraversano il pianeta.

 

A questi elementi si è data poca importanza in relazione al funzionamento della geodinamo, alimentata, come si è sempre pensato, esclusivamente dal calore del nucleo interno. In base a questa ipotesi, l'energia emessa dal nucleo interno è sufficiente a tenere in movimento il ferro liquido del nucleo esterno, che così genera il campo magnetico.

 

Il nuovo studio vuole aggiunigere un tassello a questo scenario: ipotizza infatti che gli elementi più leggeri presenti nel nucleo esterno abbassino la soglia della temperatura necessaria a mantenere in moto il ferro liquido, e che, senza questi elementi, forse non si sarebbe mai innescato l'effetto geodinamo, anche a parità di calore. I modelli utilizzati per lo studio hanno messo in luce uno scenario nel quale l'8% di silice nel nucleo esterno sarebbe sufficiente per avere in attività la geodinamo dall'inizio della storia del Pianeta a oggi. Non ci sono ancora proiezioni né modelli sul ruolo degli altri elementi leggeri, ed è su questo che si concentreranno i prossimi studi.

13 agosto 2020 | Luigi Bignami