questo è l'aspetto della Terra all'interno:nel profondo giace il nucleo della Terra, seguito dal mantello terrestre. La crosta terrestre inizia a 35 chilometri sotto la superficie. Credito:Peter Eggermann / Adobe Stock
L'immenso campo magnetico che circonda la Terra, proteggendolo dalle radiazioni e dalle particelle cariche provenienti dallo spazio, e che molti animali usano anche per orientarsi, cambia costantemente, ecco perché i geologi lo tengono costantemente sotto sorveglianza. Le vecchie fonti ben note del campo magnetico terrestre sono il nucleo terrestre, fino a 6, 000 chilometri di profondità all'interno della Terra e della crosta terrestre:in altre parole, il terreno su cui ci troviamo. Il mantello terrestre, d'altra parte, allungamento da 35 a 2, 900 chilometri sotto la superficie terrestre, è stato finora ampiamente considerato come "magneticamente morto". Un team internazionale di ricercatori dalla Germania, Francia, La Danimarca e gli Stati Uniti hanno ora dimostrato che una forma di ossido di ferro, ematite, può mantenere le sue proprietà magnetiche anche nelle profondità del mantello terrestre. Ciò si verifica in placche tettoniche relativamente fredde, chiamate lastre, che si trovano soprattutto sotto l'Oceano Pacifico occidentale.
"Questa nuova conoscenza del mantello terrestre e della regione fortemente magnetica nel Pacifico occidentale potrebbe gettare nuova luce su qualsiasi osservazione del campo magnetico terrestre, " dice il fisico minerale e primo autore Dr. Ilya Kupenko dell'Università di Münster (Germania). Le nuove scoperte potrebbero, Per esempio, essere rilevante per eventuali future osservazioni delle anomalie magnetiche sulla Terra e su altri pianeti come Marte. Questo perché Marte non ha più una dinamo e quindi nessuna sorgente che permetta di creare un forte campo magnetico proveniente dal nucleo come quello sulla Terra. Potrebbe, perciò, ora vale la pena dare uno sguardo più dettagliato al suo mantello. Lo studio è stato pubblicato su Natura .
Contesto e metodi utilizzati
Nel profondo del nucleo metallico della Terra, è una lega di ferro liquido che innesca i flussi elettrici. Nella crosta più esterna della Terra, le rocce causano un segnale magnetico. Nelle regioni più profonde dell'interno della Terra, però, si credeva che le rocce perdessero le loro proprietà magnetiche a causa delle temperature e pressioni molto elevate.
I ricercatori hanno ora esaminato più da vicino le principali fonti potenziali di magnetismo nel mantello terrestre:ossidi di ferro, che hanno una temperatura critica elevata, ad es. la temperatura al di sopra della quale il materiale non è più magnetico. Nel mantello terrestre, gli ossidi di ferro si trovano in lastre che sono sepolte dalla crosta terrestre ulteriormente nel mantello, a seguito di spostamenti tettonici, un processo chiamato subduzione. Possono raggiungere una profondità all'interno della Terra compresa tra 410 e 660 chilometri, la cosiddetta zona di transizione tra il mantello superiore e inferiore della Terra. In precedenza, però, nessuno era riuscito a misurare le proprietà magnetiche degli ossidi di ferro alle condizioni estreme di pressione e temperatura che si trovano in questa regione.
L'interno della Terra e l'esperimento illustrato graficamente. Le linee tratteggiate blu mostrano il campo magnetico che circonda la Terra. I ricercatori hanno premuto e riscaldato campioni dell'ossido di ferro ematite trovato nel mantello terrestre tra due diamanti (a destra) per simulare le condizioni estreme nel mantello terrestre. Hanno osservato che l'ossido di ferro è magnetico in queste condizioni. Credito:Timofey Fedotenko
Ora gli scienziati hanno combinato due metodi. Utilizzando una cosiddetta cella a incudine diamantata, hanno spremuto campioni di dimensioni micrometriche di ossido di ferro ematite tra due diamanti, e riscaldarli con laser per raggiungere pressioni fino a 90 gigapascal e temperature superiori a 1, 000 °C (1, 300K). I ricercatori hanno combinato questo metodo con la cosiddetta spettroscopia Mössbauer per sondare lo stato magnetico dei campioni mediante radiazione di sincrotrone. Questa parte dello studio è stata condotta presso l'impianto di sincrotrone dell'ESRF a Grenoble, Francia, e questo ha permesso di osservare i cambiamenti dell'ordine magnetico nell'ossido di ferro.
Il risultato sorprendente è stato che l'ematite è rimasta magnetica fino a una temperatura di circa 925 °C (1, 200 K) – la temperatura prevalente nelle lastre subdotte sotto la parte occidentale dell'Oceano Pacifico alla profondità della zona di transizione terrestre. "Di conseguenza, siamo in grado di dimostrare che il mantello terrestre non è così magneticamente "morto" come è stato finora ipotizzato, " afferma la prof.ssa Carmen Sanchez-Valle dell'Istituto di Mineralogia dell'Università di Münster. "Questi risultati potrebbero giustificare altre conclusioni relative all'intero campo magnetico terrestre, "aggiunge.
Rilevanza per le indagini sul campo magnetico terrestre e sul movimento dei poli
Usando i satelliti e studiando le rocce, i ricercatori osservano il campo magnetico terrestre, così come le variazioni locali e regionali della forza magnetica. Contesto:i poli geomagnetici della Terra, da non confondere con i poli geografici, sono in continuo movimento. Come risultato di questo movimento hanno effettivamente cambiato posizione l'uno con l'altro ogni 200, 000 a 300, 000 anni nella storia recente della Terra. L'ultimo capovolgimento dei poli è avvenuto 780, 000 anni fa, e negli ultimi decenni gli scienziati hanno riportato un'accelerazione nel movimento dei poli magnetici della Terra. L'inversione dei poli magnetici avrebbe un profondo effetto sulla moderna civiltà umana. Fattori che controllano i movimenti e l'inversione dei poli magnetici, così come le indicazioni che seguono durante il ribaltamento non sono ancora state comprese.
Uno dei percorsi dei poli osservati durante i salti mortali corre sul Pacifico occidentale, corrispondente molto notevolmente alle sorgenti elettromagnetiche proposte nel mantello terrestre. I ricercatori stanno quindi valutando la possibilità che i campi magnetici osservati nel Pacifico con l'ausilio di registrazioni di rocce non rappresentino la rotta di migrazione dei poli misurati sulla superficie terrestre, ma provengono dalla fonte elettromagnetica finora sconosciuta di rocce contenenti ematite nel mantello terrestre sotto il Pacifico occidentale.
"Ciò che ora sappiamo - che ci sono materiali ordinati magneticamente laggiù nel mantello terrestre - dovrebbe essere preso in considerazione in qualsiasi futura analisi del campo magnetico terrestre e del movimento dei poli, ", afferma il coautore Prof. Leonid Dubrovinsky presso l'Istituto di ricerca bavarese di geochimica e geofisica sperimentale dell'Università di Bayreuth.
