Una rappresentazione della Terra, prima senza un nucleo interno; secondo, con un nucleo interno che inizia a crescere, circa 550 milioni di anni fa; terzo, con un nucleo interno più esterno e più interno, circa 450 milioni di anni fa. I ricercatori dell'Università di Rochester hanno utilizzato il paleomagnetismo per determinare queste due date chiave nella storia del nucleo interno, che ritengono abbia ripristinato il campo magnetico del pianeta appena prima dell'esplosione della vita sulla Terra. Credito:Università di Rochester / Michael Osadciw
A circa 1.800 miglia sotto i nostri piedi, il ferro liquido vorticoso nel nucleo esterno della Terra genera il campo magnetico protettivo del nostro pianeta. Questo campo magnetico è invisibile ma è vitale per la vita sulla superficie terrestre perché protegge il pianeta dal vento solare, flussi di radiazioni provenienti dal sole.
Circa 565 milioni di anni fa, tuttavia, l'intensità del campo magnetico è scesa al 10% della sua intensità attuale. Poi, misteriosamente, il campo si è ripreso, riacquistando forza poco prima dell'esplosione cambriana della vita multicellulare sulla Terra.
Cosa ha causato il rimbalzo del campo magnetico?
Secondo una nuova ricerca degli scienziati dell'Università di Rochester, questo ringiovanimento è avvenuto in poche decine di milioni di anni - rapido su scale temporali geologiche - e ha coinciso con la formazione del solido nucleo interno della Terra, suggerendo che il nucleo è probabilmente una causa diretta.
"Il nucleo interiore è estremamente importante", afferma John Tarduno, William R. Kenan, Jr., 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."
Nel documento, pubblicato su Nature Communications , i ricercatori hanno determinato diverse date chiave nella storia del nucleo interno, inclusa una stima più precisa per la sua età. La ricerca fornisce indizi sulla storia e l'evoluzione futura della Terra e su come è diventata un pianeta abitabile, nonché sull'evoluzione di altri pianeti nel sistema solare.
Sblocco di informazioni nelle rocce antiche
La Terra è composta da strati:la crosta, dove è situata la vita; il mantello, lo strato più spesso della Terra; il nucleo esterno fuso; e il nucleo interno solido, che a sua volta è composto da un nucleo interno più esterno e un nucleo interno più interno.
Il campo magnetico terrestre viene generato nel suo nucleo esterno, dove il ferro liquido vorticoso 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 cercato per decenni di determinare in che modo il campo magnetico e il nucleo della Terra sono 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 bloccano nella direzione e nell'intensità del campo magnetico nel momento in cui i minerali si raffreddano dal loro stato fuso.
Per limitare meglio l'età e la crescita del nucleo interno, Tarduno e il suo team hanno utilizzato un CO2 laser e il magnetometro del dispositivo di interferenza quantistica superconduttore (SQUID) del laboratorio per analizzare i cristalli di feldspato dall'anortosite di roccia. 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:
"Poiché abbiamo vincolato l'età del nucleo interno in modo più accurato, potremmo esplorare il fatto che il nucleo interiore 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."
Evitare 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 ospitare la vita .
I ricercatori ritengono che Marte, ad esempio, una volta avesse un campo magnetico, ma il campo si è dissipato, lasciando 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", dice 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, afferma.
"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". + Esplora ulteriormente
