Senza la protezione del suo campo magnetico, la Terra sarebbe probabilmente un pianeta senza vita. Il campo magnetico funziona infatti come una specie di bozzolo, che, insieme all’atmosfera, scherma la superficie del pianeta dai raggi cosmici e dal vento solare, impedendo a questi energetici assalitori esterni di danneggiare in modo grave e continuo il delicato materiale genetico contenuto nelle cellule dei viventi.
All’origine del campo magnetico terrestre c’è, secondo la teoria più accreditata, un oceano di ferro fuso, che, a oltre 3.000 km di profondità sotto la superficie, forma il rivestimento esterno del nucleo planetario. Ruotando intorno alla parte più interna del nucleo, che è solida, il ferro fuso agisce come una dinamo, generando il campo magnetico rilevabile alla superficie della Terra e nello spazio circostante.

Ma il moto di questo oceano profondo di ferro fuso non è la sola sorgente di campo magnetico attiva nel pianeta. C’è un 6% circa del campo magnetico terrestre che ha origini differenti. Una parte di questo 6% deriva da fenomeni elettrici che hanno luogo nella ionosfera, negli oceani e nella magnetosfera della Terra. La restante parte è dovuta a minerali magnetici disseminati nella litosfera, cioè nella crosta e nel mantello esterno del pianeta.

Con strumenti sufficientemente sensibili, è possibile rilevare i gradienti presenti nella litosfera, cioè le variazioni locali dell’intensità del campo magnetico causate da masse di minerali magnetici sepolte sotto i nostri piedi e sul fondo degli oceani, separando questo effetto da quello, ben più potente, prodotto dalla dinamo perennemente in funzione nel nucleo planetario.

Alpha, Bravo e Charlie sono i tre esploratori spaziali che, da circa tre anni e mezzo, stanno studiando il campo magnetico prodotto dalla litosfera. Si tratta di tre satelliti dell’agenzia spaziale europea ESA, lanciati il 22 novembre 2013. I tre satelliti formano la costellazione Swarm (una parola inglese che significa, appropriatamente, “sciame”). Lavorando su orbite polari, due di essi volano fianco a fianco a 450 km di altitudine, il terzo da solo un po’ più in alto, a 530 km dalla superficie terrestre.
Il mese scorso si è tenuto ad Alberta, in Canada, il quarto Swarm Science Meeting, nel corso del quale un team internazionale di ricercatori ha presentato una mappa ad alta risoluzione, la più dettagliata finora prodotta, delle variazioni del campo magnetico originate dalla litosfera. La mappa è stata ottenuta mettendo insieme le osservazioni dei tre satelliti Swarm con i dati d’archivio raccolti da un precedente satellite tedesco, CHAMP (Challenging Minisatellite Payload), che è stato operativo dal 2000 al 2010.
La mappa fornisce una conoscenza straordinariamente dettagliata della distribuzione delle risorse di minerali ferrosi nella crosta terrestre e nel mantello, fino a profondità di 250 km. Consente in particolare di rilevare la presenza di anomalie magnetiche, cioè luoghi in cui il campo magnetico è insolitamente più intenso o meno intenso della media. L’anomalia magnetica più rilevante mostrata dalla mappa si trova a Bangui, la capitale della Repubblica Centrafricana. Intorno alla città di Bangui il campo magnetico manifesta un’improvvisa impennata, probabilmente dovuta a un forte accumulo di minerali ferrosi sepolti sotto la superficie. La causa precisa dell’anomalia non è nota, ma gli studiosi ipotizzano che sia l’effetto dell’impatto di un meteorite, caduto oltre 540 milioni di anni fa.
Ma la mappa creata sulla base dei dati acquisiti dai satelliti CHAMP e Swarm non si limita a dare un quadro del campo magnetico terrestre attuale; fornisce anche, invece, importanti informazioni sulla storia delle sue variazioni nel tempo.
Per ragioni che non sono ancora perfettamente comprese, il campo magnetico terrestre inverte infatti periodicamente la sua polarità: quello che era nord diventa sud, e vivecersa. Ciò avviene in media ogni 700.000 anni circa. Di questo periodico cambiamento recano traccia le rocce dei fondali oceanici situate nei pressi delle dorsali sommerse. Lungo le dorsali medio-oceaniche ha luogo il fenomeno della subduzione, essenziale nella tettonica a placche (il modello teorico che spiega le caratteristiche geologiche della crosta terrestre): la litosfera viene rigenerata di continuo, con l’emersione di materiale fuso dal mantello, in sostituzione di quello che, con la subduzione, affonda verso l’interno del pianeta.
Il ferro ed altri minerali magnetici contenuti nelle rocce fuse che emergono dal mantello presso le dorsali oceaniche acquisiscono e conservano, mentre le rocce si solidificano, un orientamento conforme alla polarità del campo magnetico terrestre in quel momento. I satelliti Swarm sono in grado di rilevare tale orientamento: la mappa magnetica della litosfera mostra pertanto, nei pressi delle dorsali oceaniche, un’alternarsi di “strisce” rocciose simmetriche, che portano impresse le successive inversioni del campo magnetico terrestre verificatesi nel corso del tempo: è come una registrazione continua, che permette di ricostruire la storia delle inversioni del campo magnetico negli ultimi 200 milioni di anni.
A proposito, l’ultima inversione ha avuto luogo 720.000 anni fa. Siamo dunque probabilmente vicini a una nuova inversione: un fenomeno che accade – almeno così si evince dai dati disponibili – piuttosto rapidamente. Non possiamo sapere esattamente quando si verificherà la prossima volta, ma una cosa è certa: sarà una festa per costruttori e venditori di bussole.
Per approfondire:
https://uknow.uky.edu/research/uk-geophysicist-helps-develop-high-res-map-earths-magnetic-field
https://en.wikipedia.org/wiki/Swarm_(spacecraft)

http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Unravelling_Earth_s_magnetic_field

http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/10/Swarm_constellation

http://www.upi.com/Science_News/2017/04/14/New-map-reveals-Earths-magnetic-field-in-high-resolution/1751492184697/

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