Una nuova ricerca paleomagnetica suggerisce che il nucleo solido della Terra si sia formato 550 milioni di anni fa e abbia ripristinato il campo magnetico del nostro pianeta.
Il vorticoso ferro liquido nel nucleo esterno della Terra, situato a circa 3.500 chilometri sotto i nostri piedi, genera il campo magnetico protettivo che circonda il nostro pianeta. Sebbene questo campo magnetico sia invisibile, è vitale per la vita sulla superficie terrestre. Questo perché la magnetosfera protegge il pianeta dal vento solare, flussi di radiazioni provenienti dal sole.
Tuttavia, circa 565 milioni di anni fa, l’intensità del campo magnetico è scesa al 10% della sua intensità attuale. Poi, misteriosamente, ha riacquistando la sua forza poco prima dell’esplosione di vita del cambriano.
Secondo una nuova ricerca degli scienziati dell’Università di Rochester, questo ringiovanimento è avvenuto nel giro di poche decine di milioni di anni, un tempo molto rapido considerando le scale temporali geologiche e ha coinciso con la formazione del nucleo solido interno della Terra, suggerendo che il nucleo è probabilmente una causa diretta.
“Il nucleo è estremamente importante“, afferma John Tarduno, professore di geofisica presso il Dipartimento di scienze della terra e dell’ambiente e decano della ricerca per le arti, le scienze e l’ingegneria a Rochester. “Subito prima che il nucleo interno iniziasse a crescere, il campo magnetico era sul punto di collassare, ma non appena il nucleo interno ha iniziato a crescere, il campo si è rigenerato“.
Nell’articolo, pubblicato il 19 luglio 2022 sulla rivista Nature Communications, gli scienziati hanno determinato diverse date chiave nella storia del nucleo interno, inclusa una stima più precisa della sua età. La ricerca fornisce nuovi indizi sulla storia e l’evoluzione futura della Terra e su come è diventata un pianeta abitabile, nonché sull’evoluzione di altri pianeti del sistema solare.
Strati e struttura della Terra.
Informazioni nelle rocce antiche
La Terra è formata da strati: la crosta, dove esiste la vita; il mantello, lo strato più spesso della Terra; il nucleo esterno fuso; e il nucleo interno solido, che è, a sua volta, composto da un nucleo interno più esterno e un nucleo interno più interno.
Il campo magnetico terrestre è generato nel suo nucleo esterno. Il vorticoso ferro liquido provoca correnti elettriche, guidando un fenomeno chiamato geodinamo che produce il campo magnetico.
A causa della relazione del campo magnetico con il nucleo terrestre, gli scienziati hanno tentato per decenni di accertare 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 posizione e delle temperature estreme dei materiali nel nucleo. Fortunatamente, i minerali che salgono sulla superficie terrestre contengono minuscole particelle magnetiche che si orientano secondo la direzione e l’intensità del campo magnetico nel momento in cui i minerali si raffreddano e si solidificano dal loro stato fuso.
Per limitare meglio l’età e la crescita del nucleo interno, Tarduno e il suo team hanno utilizzato un laser CO2 e il magnetometro del dispositivo di interferenza quantistica a superconduttore (SQUID) del laboratorio per analizzare i cristalli di feldspato dalla roccia anortosite. Questi cristalli hanno minuscoli aghi magnetici al loro interno che sono “perfetti registratori magnetici“, dice Tarduno.
Studiando il magnetismo racchiuso negli antichi cristalli, un campo noto come paleomagnetismo, i ricercatori hanno determinato due nuove date importanti nella storia del nucleo interno:
- 550 milioni di anni fa: il momento in cui il campo magnetico iniziò a rinnovarsi rapidamente 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 coincidono con cambiamenti nello stesso periodo nella struttura del mantello sovrastante, dovuti alla tettonica a placche sulla superficie.
“Poiché abbiamo vincolato l’età del nucleo interno in modo più accurato, potremmo esplorare il fatto che il nucleo interno di oggi è in realtà composto da due parti“, afferma 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 all’interno della Terra nella struttura del nucleo interno”.
Evitato un destino simile a quello di Marte
Una migliore comprensione della dinamica e della crescita del nucleo interno e del campo magnetico ha importanti implicazioni, non solo per scoprire il passato della Terra e prevederne il futuro, ma anche per svelare i modi in cui altri pianeti potrebbero formare scudi magnetici e sostenere le condizioni necessarie per vita.
I ricercatori ritengono che Marte, ad esempio, una volta avesse un campo magnetico, ma il campo si è dissipato. Ciò ha lasciato il pianeta vulnerabile al vento solare e la superficie senza oceani. Sebbene non sia chiaro se l’assenza di un campo magnetico avrebbe causato alla Terra lo stesso destino, “la Terra avrebbe sicuramente perso molta più acqua se il campo magnetico terrestre non fosse stato rigenerato“, afferma Tarduno. “Il pianeta sarebbe molto più secco e molto diverso dal pianeta di oggi“.
In termini di evoluzione planetaria, quindi, la ricerca sottolinea l’importanza di uno scudo magnetico e di un meccanismo per sostenerlo, dice.
“Questa ricerca evidenzia davvero la necessità di avere qualcosa come un nucleo interno in crescita che sostenga un campo magnetico per l’intera vita – molti miliardi di anni – di un pianeta“.
Riferimento: “Early Cambrian Renewal of the Geodynamo and the Origin of Inner Core Structure” di Tinghong Zhou, John A. Tarduno, Francis Nimmo, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Mauricio Ibanez-Mejia, Wentao Huang, Matt Hamilton, 1999 Kenneth Kodama, Alexei V. Smirnov, Ben Crummins e Frank Padgett III, 19 luglio 2022, Comunicazioni sulla natura
DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7
