Utilizzando nuovi dati raccolti da siti nell'Africa meridionale, I ricercatori dell'Università di Rochester hanno esteso la loro registrazione del campo magnetico terrestre indietro di migliaia di anni fino al primo millennio.

Il record fornisce un contesto storico per aiutare a spiegare recenti, cambiamenti in corso nel campo magnetico, soprattutto in un'area dell'emisfero australe nota come Anomalia del Sud Atlantico.

"Sappiamo da tempo che il campo magnetico sta cambiando, ma non sapevamo davvero se questo fosse insolito per questa regione su un lasso di tempo più lungo, o se era normale, "dice Vincent Hare, che ha recentemente completato un incarico post-dottorato presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente (EES) presso l'Università di Rochester, ed è l'autore principale di un articolo pubblicato su Lettere di ricerca geofisica .

L'indebolimento del campo magnetico è un'anomalia ricorrente

I nuovi dati forniscono anche ulteriori prove del fatto che una regione dell'Africa meridionale può svolgere un ruolo unico nelle inversioni dei poli magnetici.

Il campo magnetico che circonda la Terra non solo determina se l'ago di una bussola punta a nord o a sud, ma protegge anche il pianeta dalle radiazioni nocive provenienti dallo spazio. Quasi 800, 000 anni fa, i poli sono stati scambiati:nord puntato sud e viceversa. I poli non si sono mai completamente invertiti da allora, ma negli ultimi 160 anni, la forza del campo magnetico è diminuita a un ritmo allarmante. La regione in cui è più debole, e continuando a indebolirsi, è una vasta area che si estende dal Cile allo Zimbabwe chiamata Anomalia del Sud Atlantico.

Al fine di mettere questi cambiamenti relativamente recenti in una prospettiva storica, ricercatori di Rochester, guidati da John Tarduno, un professore e presidente di EES, ha raccolto dati da siti nell'Africa meridionale, che si trova all'interno dell'Anomalia del Sud Atlantico, per compilare un registro dell'intensità del campo magnetico terrestre nel corso di molti secoli. Dati precedentemente raccolti da Tarduno e Rory Cottrell, un ricercatore EES, insieme ai modelli teorici sviluppati da Eric Blackman, professore di fisica e astronomia a Rochester, suggeriscono che la regione centrale al di sotto dell'Africa meridionale potrebbe essere il luogo di nascita di recenti e future inversioni di polarità.

"Cercavamo un comportamento ricorrente delle anomalie perché pensiamo che sia quello che sta accadendo oggi e che causa l'anomalia dell'Atlantico meridionale, " Dice Tarduno. "Abbiamo trovato prove che queste anomalie sono accadute in passato, e questo ci aiuta a contestualizzare gli attuali cambiamenti nel campo magnetico."

I ricercatori hanno scoperto che il campo magnetico nella regione ha oscillato dal 400 al 450 d.C., dal 700-750 d.C., e ancora dal 1225-1550 d.C. Questa anomalia del Sud Atlantico, perciò, è la più recente esibizione di un fenomeno ricorrente nel centro della Terra sotto l'Africa che poi interessa l'intero globo.

"Stiamo ottenendo prove più forti che c'è qualcosa di insolito nel confine tra nucleo e mantello sotto l'Africa che potrebbe avere un impatto importante sul campo magnetico globale, "dice Tarduno.

Un'inversione di polarità? Non ancora, dire ricercatori

Il campo magnetico è generato da vortici, ferro liquido nel nucleo esterno della Terra. È qui, circa 1800 miglia sotto il continente africano, che esiste una caratteristica speciale. I dati sismologici hanno rivelato una regione più densa al di sotto dell'Africa meridionale chiamata African Large Low Shear Velocity Province. La regione si trova proprio sopra il confine tra il nucleo esterno liquido caldo e il più rigido, manto più fresco. Seduto sopra il nucleo esterno liquido, potrebbe affondare leggermente, disturbando il flusso di ferro e, infine, influenzando il campo magnetico terrestre.

Un cambiamento importante nel campo magnetico avrebbe ramificazioni di vasta portata; il campo magnetico stimola correnti in qualsiasi cosa con fili lunghi, compresa la rete elettrica. Le variazioni del campo magnetico potrebbero quindi causare guasti alla rete elettrica, malfunzionamenti del sistema di navigazione, e guasti satellitari. Un indebolimento del campo magnetico potrebbe anche significare che più radiazioni dannose raggiungono la Terra e innescare un aumento dell'incidenza del cancro della pelle.

Lepre e Tarduno avvertono, però, che i loro dati non preannunciano necessariamente un'inversione completa dei poli.

"Ora sappiamo che questo comportamento insolito si è verificato almeno un paio di volte prima degli ultimi 160 anni, e fa parte di un modello più ampio a lungo termine, " Hare dice. "Tuttavia, è semplicemente troppo presto per dire con certezza se questo comportamento porterà a un'inversione completa della pole".

Anche se un'inversione di polarità completa non è nel prossimo futuro, però, l'indebolimento della forza del campo magnetico è intrigante per gli scienziati, dice Tardino. "La possibilità di un continuo decadimento della forza del campo magnetico è una preoccupazione della società che merita studio e monitoraggio continui".

In campo:"Archeomagnetismo" al lavoro

I ricercatori hanno raccolto dati per questo progetto da una fonte improbabile:antichi resti di argilla dell'Africa meridionale risalenti alla prima e alla tarda età del ferro. Come parte di un campo chiamato "archeomagnetismo, " I geofisici collaborano con gli archeologi per studiare il campo magnetico passato.

La squadra di Rochester, che comprendeva diversi studenti universitari, ha collaborato con l'archeologo Thomas Huffman dell'Università di Witwatersrand in Sud Africa, uno dei massimi esperti dell'Africa meridionale dell'età del ferro. Il gruppo ha scavato campioni di argilla da un sito nella valle del fiume Limpopo, che confina con lo Zimbabwe, Sud Africa, e Botswana.

Durante l'età del ferro nell'Africa meridionale, intorno al primo millennio, c'era un gruppo di persone di lingua bantu che coltivavano grano e vivevano in villaggi composti da bidoni del grano, capanne, e recinti per il bestiame. Le correnti d'aria erano devastanti per la loro cultura basata sull'agricoltura. Durante i periodi di tiraggio, avrebbero eseguito elaborate pulizie rituali dei villaggi bruciando le capanne e i bidoni del grano.

"Quando bruci argilla a temperature molto elevate, in realtà stabilizzi i minerali magnetici, e quando si raffreddano da queste temperature molto alte, bloccano una registrazione del campo magnetico terrestre, "dice Tarduno.

I ricercatori scavano i campioni, orientarli sul campo, e riportarli in laboratorio per effettuare misurazioni utilizzando magnetometri. In questo modo, sono in grado di utilizzare i campioni per compilare una registrazione del campo magnetico terrestre nel passato.