Il campo magnetico terrestre sembra stabile e reale, abbastanza affidabile da poterci navigare.

Ancora, in gran parte nascosto dalla vita quotidiana, il campo va alla deriva, cresce e cala. Il Polo Nord magnetico sta attualmente sbandando verso la Siberia, che di recente ha costretto il Global Positioning System che sta alla base della navigazione moderna ad aggiornare il suo software prima del previsto per tenere conto del cambiamento.

E ogni diverse centinaia di migliaia di anni o giù di lì, il campo magnetico cambia drasticamente e inverte la sua polarità:il nord magnetico si sposta al Polo Sud geografico e, infine, di nuovo indietro. Questo capovolgimento è avvenuto innumerevoli volte nella storia della Terra, ma gli scienziati hanno solo una comprensione limitata del perché il campo si inverte e di come ciò accada.

Un nuovo lavoro del geologo dell'Università del Wisconsin-Madison Brad Singer e dei suoi colleghi rileva che l'inversione di campo più recente, circa 770, 000 anni fa, ci sono voluti almeno 22, 000 anni da completare. È parecchie volte più lungo di quanto si pensasse in precedenza, e i risultati mettono ulteriormente in discussione i risultati controversi secondo cui alcuni capovolgimenti potrebbero verificarsi nel corso della vita umana.

La nuova analisi, basata sui progressi nelle capacità di misurazione e su un'indagine globale sui flussi di lava, sedimenti oceanici e carote di ghiaccio antartico:fornisce uno sguardo dettagliato a un periodo turbolento per il campo magnetico terrestre. Nel corso dei millenni, il campo si è indebolito, parzialmente spostato, stabilizzato di nuovo e poi finalmente invertito per sempre nell'orientamento che conosciamo oggi.

I risultati forniscono un quadro più chiaro e sfumato delle inversioni in un momento in cui alcuni scienziati ritengono che potremmo sperimentare le prime fasi di un'inversione mentre il campo si indebolisce e si sposta. Altri ricercatori contestano la nozione di un'inversione attuale, che probabilmente influenzerebbe il nostro mondo fortemente elettronico in modi insoliti.

Singer ha pubblicato il suo lavoro il 7 agosto sulla rivista Progressi scientifici . Ha collaborato con ricercatori della Kumamoto University in Giappone e dell'Università della California, Santa Cruz.

"Le inversioni si generano nelle parti più profonde dell'interno della Terra, ma gli effetti si manifestano in tutta la Terra e specialmente sulla superficie terrestre e nell'atmosfera, " spiega Singer. "A meno che tu non abbia un completo, registrazione accurata e ad alta risoluzione di come è realmente un'inversione di campo sulla superficie della Terra, è difficile persino discutere quali siano i meccanismi per generare un'inversione".

Il campo magnetico terrestre è prodotto dal nucleo esterno di ferro liquido del pianeta mentre ruota attorno al nucleo interno solido. Questa azione dinamo crea un campo che è più stabile attraversando all'incirca i poli nord e sud geografici, ma il campo si sposta e si indebolisce in modo significativo durante le inversioni.

Quando si formano nuove rocce, in genere come colate laviche vulcaniche o sedimenti che si depositano sul fondo del mare, registrano il campo magnetico nel momento in cui sono state create. I geologi come Singer possono esaminare questo record globale per ricostruire la storia dei campi magnetici che risalgono a milioni di anni fa. Il record è più chiaro per l'inversione più recente, chiamato Matuyama-Brunhes dopo i ricercatori che per primi hanno descritto le inversioni.

Per l'analisi attuale, Singer e il suo team si sono concentrati sui flussi di lava dal Cile, Tahiti, Hawaii, Caraibi e Isole Canarie. Il team ha raccolto campioni da questi flussi di lava in diverse stagioni sul campo.

"I flussi di lava sono registratori ideali del campo magnetico. Hanno molti minerali contenenti ferro, e quando si raffreddano, si bloccano in direzione del campo, " dice Singer. "Ma è un record imprevedibile. Nessun vulcano erutta continuamente. Quindi ci affidiamo a un attento lavoro sul campo per identificare i record giusti".

I ricercatori hanno combinato letture magnetiche e datazione radioisotopica di campioni da sette sequenze di flussi di lava per ricreare il campo magnetico su un arco di circa 70, 000 anni incentrati sull'inversione di Matuyama-Brunhes. Si sono affidati a metodi aggiornati sviluppati nel laboratorio di geocronologia WiscAr di Singer per datare con maggiore precisione i flussi di lava misurando l'argon prodotto dal decadimento radioattivo del potassio nelle rocce.

Hanno scoperto che l'inversione finale è stata rapida per gli standard geologici, meno di 4, 000 anni. Ma è stato preceduto da un lungo periodo di instabilità che ha incluso due escursioni:temporanee, inversioni parziali, allungando indietro di altri 18, 000 anni. Tale intervallo è più del doppio di quello suggerito dalle recenti proposte che tutte le inversioni si concludono entro 9, 000 anni.

I dati del flusso di lava sono stati confermati da letture magnetiche dal fondo marino, che fornisce una fonte di dati più continua ma meno precisa rispetto alle rocce laviche. I ricercatori hanno anche utilizzato carote di ghiaccio antartico per tracciare la deposizione di berillio, che è prodotto dalla radiazione cosmica in collisione con l'atmosfera. Quando il campo magnetico si sta invertendo, si indebolisce e consente a più radiazioni di colpire l'atmosfera, producendo più berillio.

Da quando l'umanità ha iniziato a registrare la forza del campo magnetico, è diminuito di forza di circa il cinque per cento ogni secolo. Come dischi come lo spettacolo di Singer, un campo indebolito sembra essere un precursore di un'eventuale inversione, anche se è tutt'altro che chiaro che un'inversione è imminente.

Un campo di inversione potrebbe influenzare in modo significativo la navigazione e le comunicazioni satellitari e terrestri. Ma lo studio attuale suggerisce che la società avrebbe generazioni per adattarsi a un lungo periodo di instabilità magnetica.

"Ho lavorato su questo problema per 25 anni, "dice cantante, che è inciampato nel paleomagnetismo quando si è reso conto che i vulcani che stava studiando servivano come una buona registrazione dei campi magnetici della Terra. "E ora abbiamo un record più ricco e più datato di quest'ultima inversione che mai".