Sappiamo che il nostro pianeta ha un enorme campo magnetico, talmente grande che, indipendentemente dalla nostra posizione sulla Terra, l’ago di una bussola ne sarà influenzato, indicando il nord magnetico. Abbiamo scoperto questo fenomeno circa 2000 anni fa, probabilmente in Cina. Ci accorgemmo infatti che un ago di ferro calamitato, libero di ruotare, si dispone sempre con la punta verso la stessa direzione: il nord.
L’origine del campo magnetico Terrestre
Abbiamo scoperto gli effetti del campo magnetico, ma non ne abbiamo mai capito precisamente il suo funzionamento, né dimostrato scientificamente la sua origine.
In realtà oggi, nonostante il grande sviluppo tecnologico e il progresso scientifico, non sappiamo esattamente da cosa sia causato. Si pensa che sia la presenza di grandi campi elettrici nel nucleo esterno (composto prevalentemente da ferro) a generare il campo magnetico terrestre. La fisica, infatti, dice e dimostra che lì dove vi è un campo elettrico, si avrà un campo magnetico. Ciò vale anche per un corpo grande come un pianeta.
Uno degli interrogativi più grandi, però, è relativo al perché il campo magnetico terrestre si muova e si inverta!
Come abbiamo scoperto le inversioni dei poli del passato
Probabilmente avrete sentito parlare in giro di «inversione del campo magnetico», di «inversione dei poli» o di «migrazione del polo magnetico».
Innanzitutto, vorrei premettere che non si tratta di una bufala. L’inversione del campo magnetico è un fenomeno che abbiamo potuto studiare in modo piuttosto approfondito. Rimarrete forse sbalorditi del fatto che abbiamo addirittura ricostruito le inversioni magnetiche degli ultimi 160 milioni di anni con un buon dettaglio. Esiste infatti un ramo delle geoscienze, chiamato «paleomagnetismo», che studia gli antichi campi magnetici attraverso le analisi delle rocce (solitamente lave basaltiche) che contengono minerali come la magnetite e l’ematite, cioè minerali «speciali» che registrano il campo magnetico nel momento della loro formazione.
Si tratta di minerali sensibili al campo magnetico terrestre e che, di conseguenza, si allineano a esso come tante "mini-bussole". Le rocce in questione, una volta solidificate, conterranno quell’informazione per sempre.
Per cui le rocce contenenti questi minerali formatisi 130 milioni di anni fa, per esempio, contengono le informazioni del campo magnetico di quell’epoca.
Se si applica lo stesso principio a ogni era geologica, otterremo uno «storico» dei campi magnetici del passato e si potranno, appunto, notare tutte le inversioni che si sono succedute
Oggi, queste rocce basaltiche che contengono le informazioni paleomagnetiche sono distribuite sui fondali oceanici!
Tuttora, dopo anni di professione nel mondo delle geoscienze, rimango affascinato dal fatto che abbiamo scoperto le antiche inversioni magnetiche terrestri studiando le rocce in fondo agli oceani. Pazzesco!
Pensate che gli studi paleomagnetici ci hanno rivelato che l’ultima inversione del campo magnetico del nostro pianeta è avvenuta circa 773.000 anni fa e avrebbe impiegato ben 22.000 anni per compiersi. Quest’informazione, quindi, ci dà un’idea del fatto che l’inversione dei poli non sia un fenomeno istantaneo, ma millenario.
Inoltre, i dati dei campi magnetici antichi ci dicono anche che l’inversione di polarità del campo non è né un fenomeno periodico né regolare, per cui oggi risulta quasi impossibile prevedere cosa succederà in futuro.
Vi faccio qualche esempio: c’è stato un lunghissimo intervallo di tempo (nel Cretaceo, tra gli 83 e i 118 milioni di anni fa) in cui il campo non si è affatto invertito e ha mantenuto la stessa polarità per circa 30 milioni di anni. In altri periodi invece (nel Miocene, tra i 23 e i 5,3 milioni di anni fa) la polarità si è invertita molto frequentemente nell’arco di pochi milioni di anni. Possiamo vederlo graficamente nella figura in basso, che è un semplice schema della ricostruzione paleomagnetica della Terra degli ultimi 170 milioni di anni: come vedete si va avanti nel tempo da sinistra a destra, dal Giurassico (più antico) al Miocene (più recente).
I trattini neri indicano una polarità positiva, cioè un periodo in cui il nord magnetico di quel tempo corrispondeva con il nord geografico attuale; i tratti bianchi, invece, rappresentano una polarità invertita, cioè i periodi in cui il nord magnetico era dove è oggi il Polo sud!
Ogni passaggio da nero a bianco e viceversa rappresenta un’inversione magnetica dei poli!
La differenza tra nord geografico e nord magnetico
Il nord geografico è un punto fisso sul globo e corrisponde all’intersezione dell’asse terrestre con la superficie dell’emisfero nord. Il nord magnetico, invece, è il luogo dove c’è il polo positivo “del magnetone terrestre”. Poiché il campo magnetico varia, il nord magnetico si muove; per questo motivo nord geografico e magnetico non corrispondono.
In sintesi, il nord geografico è un punto statico, quello magnetico è dinamico!
I recenti cambiamenti del nord magnetico
Quando la posizione precisa del nord magnetico terrestre fu individuata per la prima volta nel 1831, si trovava esattamente nell’area settentrionale del Canada, sulla penisola di Boothia nel territorio del Nunavut. Da allora, le nuove misurazioni hanno mostrato che il nord magnetico si è mosso verso il nord geografico con una velocità media di circa 15 chilometri ogni anno.
Dagli anni Novanta, il suo movimento è quadruplicato in velocità, fino a un tasso attuale compreso tra 50 e 60 chilometri all’anno. Alla fine del 2017, lo sprint del nord magnetico lo ha portato a 390 chilometri dal Polo nord geografico.
Praticamente si sta muovendo dal Canada alla Russia e forse tra qualche anno ci arriverà per davvero. Se vi state chiedendo perché la sua velocità sia cambiata così tanto negli ultimi decenni, sappiate che nessuno è ancora in grado di rispondere a questo quesito!
Perché il campo magnetico terrestre si muove?
La domanda «da un milione di dollari» a cui oggi non abbiamo ancora una risposta è «perché il campo magnetico terrestre si inverte?». A tal proposito, la scienza non sa ancora dare una risposta precisa e scientificamente dimostrata: abbiamo qualche idea, qualche teoria. La più credibile è quella secondo la quale i grandi movimenti di ferro nel nucleo esterno liquido possano creare degli squilibri del campo magnetico principale e, se diventano importanti, possano prendere il sopravvento e causare l’inversione. Ma la verità è che nessuno è per davvero in grado di «leggere» e interpretare quello che succede a quelle profondità della Terra.
Si tratta di una teoria, probabilmente giusta, ma che non ci fornisce ancora una comprensione tale da avere un controllo sulle dinamiche del fenomeno.
Pensate che lo stesso Einstein considerava la comprensione del meccanismo che genera e governa la dinamica del campo magnetico terrestre come una delle più importanti e irrisolte sfide scientifiche.
Oggi il Polo nord magnetico si sta muovendo, ma non siamo in grado di prevedere in quale direzione e con che velocità. Non sappiamo prevedere se e quando ci sarà una nuova inversione magnetica. Le uniche certezze che abbiamo sono, come dicevo poco fa, le antiche inversioni magnetiche: probabilmente le risposte per il futuro si nascondono nel passato; ecco perché le studiamo.