Il ferro liquido presente nel nucleo esterno della Terra non si comporta sempre come previsto. Quando ha cambiato direzione in modo inspiegabile, i satelliti dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) hanno fornito dati sulla direzione del flusso, aiutando gli scienziati a comprendere meglio le dinamiche al centro del nostro pianeta. Il nucleo fuso, che ruota a circa 2200km sotto i nostri piedi, genera il campo geomagnetico terrestre durante il suo movimento. Misurando piccole variazioni del campo magnetico, gli scienziati hanno storicamente dedotto che il nucleo scorresse principalmente verso ovest. Ma nel 2010, ha inaspettatamente cambiato direzione in profondità sotto l’Oceano Pacifico, iniziando a muoversi con forza verso est. Le ragioni di questa inspiegabile inversione del flusso di materiale fuso sono ancora un mistero. Tuttavia, i satelliti, tra cui Swarm e CryoSat dell’ESA, hanno fornito dati che sono stati ora analizzati e pubblicati.
Lo studio, pubblicato sul Journal of Studies of Earth’s Deep Interior, analizza osservazioni da terra e dati satellitari tra il 1997 e il 2025. Sono stati utilizzati dati provenienti dalle missioni Swarm e Cryosat dell’ESA, nonché dati della missione tedesca CHAMP e della missione Ørsted. La ricerca ha rilevato che nel 2010, un’ampia regione di fluido ricco di ferro sotto il Pacifico equatoriale ha invertito la sua direzione di movimento, passando da una debole migrazione verso ovest a una forte migrazione verso est.
Si riteneva in precedenza che il sistema del nucleo esterno si muovesse in modo relativamente stabile: questo drastico cambiamento di flusso suggerisce che non sia sempre così. Lo studio fornisce spunti di riflessione sui processi turbolenti che generano il campo magnetico terrestre e suggerisce possibili collegamenti tra le dinamiche del nucleo esterno e i cambiamenti che avvengono nelle profondità del pianeta.
L’autore principale dello studio, Frederik Dahl Madsen, della Scuola di Geoscienze dell’Università di Edimburgo, ha affermato: “l’inversione di flusso su larga scala sotto il Pacifico solleva nuovi interrogativi sul comportamento delle profondità della Terra. Gli scienziati ora vogliono capire se l’inversione rappresenti una fluttuazione di breve durata, parte di un’oscillazione ricorrente o un nuovo equilibrio stabile per la circolazione del nucleo. Il monitoraggio continuo sarà essenziale per determinare come il flusso si evolverà nei prossimi anni”.
Frederik ha anche spiegato che il modello utilizzato nella ricerca suggerisce che il flusso verso est del Pacifico si sia indebolito dal 2020, aggiungendo: “l’aumento del forte flusso verso est nel Pacifico è contemporaneo a un cambiamento di comportamento nel nucleo interno, come dedotto dalla geodesia e dalla sismologia, e ipotizziamo che questi cambiamenti nelle profondità della Terra siano associati ai cambiamenti nel flusso sotto il Pacifico“.
Nucleo fuso terrestre rilevato dallo spazio
Il campo magnetico terrestre è generato dal movimento del nucleo esterno liquido, dove il ferro fuso, elettricamente conduttore, circola attorno al nucleo interno solido. Questa geodinamo è in continua evoluzione, ma molti dei suoi pattern di flusso a lungo termine si sono dimostrati relativamente persistenti nel corso di decenni di osservazione.
Lanciati nel 2013, i tre satelliti Swarm sono dotati di magnetometri ad alta sensibilità in grado di mappare il campo magnetico terrestre con eccezionale precisione. Volando in orbite attentamente coordinate, i satelliti possono distinguere i segnali magnetici provenienti dal nucleo da quelli prodotti dalla crosta, dagli oceani, dalla ionosfera e dalla magnetosfera. Queste osservazioni hanno permesso ai ricercatori di ricostruire i pattern di flusso in evoluzione al confine nucleo-mantello e di identificare i cambiamenti improvvisi associati all’inversione del campo magnetico del Pacifico e alla variazione geomagnetica del 2017.
Secondo Anja Stromme, responsabile della missione Swarm dell’ESA, i dati a lungo termine forniti da Swarm sono fondamentali per questo studio. Ha osservato: “sebbene Swarm sia stato lanciato dopo il drammatico evento di inversione del 2010, ha fornito dati di alta precisione che ci permettono di conoscere il nucleo interno della Terra nel periodo successivo. È importante sottolineare che Swarm offre una copertura globale continua per molti anni, consentendo agli scienziati di monitorare l’evoluzione delle dinamiche del nucleo nel tempo, anziché affidarsi esclusivamente agli osservatori magnetici terrestri. Le misurazioni magnetiche satellitari di lunga durata permettono ai ricercatori di seguire i cambiamenti nella geodinamo in tempo quasi reale e di migliorare i modelli dell’evoluzione del campo magnetico terrestre. Le future osservazioni di missioni come Swarm avranno un ruolo cruciale”.
I dati satellitari hanno inoltre permesso ai ricercatori di rilevare accelerazioni ondulatorie e strutture di flusso in rapida evoluzione che altrimenti sarebbero rimaste nascoste in set di dati più rumorosi. Lo studio suggerisce anche che il flusso verso est potrebbe ora indebolirsi nuovamente dopo aver raggiunto un picco diversi anni fa, il che solleva la possibilità che l’evento rappresenti un’oscillazione temporanea o parte di un ciclo naturale più lungo nelle dinamiche del nucleo.
Comprendere il nostro sistema terrestre
Sebbene questi processi avvengano molto al di sotto della superficie terrestre e non rappresentino un pericolo per le persone o per il clima, sono fondamentali per comprendere il funzionamento del nostro pianeta. Il movimento del ferro liquido nel nucleo esterno genera il campo magnetico terrestre, che protegge il pianeta dalle particelle cariche provenienti dal Sole. Senza di esso, l’atmosfera terrestre e le infrastrutture tecnologiche sarebbero molto più esposte alle dannose radiazioni solari.
Il campo magnetico non è fisso. Cambia lentamente nel tempo con l’evoluzione del flusso del nucleo, influenzando tutto, dai sistemi di navigazione alle operazioni delle sonde spaziali e ai modelli di meteorologia spaziale in prossimità della Terra. Comprendere come e perché il nucleo cambia è quindi importante sia dal punto di vista scientifico che pratico.
Secondo Elisabetta Iorfida, scienziata responsabile della missione Swarm dell’ESA, l’inversione del Pacifico mette in discussione l’ipotesi che il nucleo esterno sia dominato da una circolazione stabile verso ovest. Ha osservato: “questo studio dimostra che i cambiamenti regionali possono emergere rapidamente nell’arco di appena un decennio. I risultati potrebbero anche aiutare gli scienziati a indagare le possibili interazioni tra il nucleo esterno, il nucleo interno e il mantello inferiore della Terra e, di conseguenza, fornire maggiori informazioni sul confine nucleo-mantello, una regione cruciale per le dinamiche profonde della Terra. Questa ricerca solleva interrogativi affascinanti su come gli strati più profondi della Terra siano dinamicamente connessi. Con l’evoluzione continua del campo magnetico, le missioni satellitari stanno fornendo una visione sempre più dettagliata dei processi dinamici che si svolgono nelle profondità del nostro pianeta, rivelando che il nucleo terrestre potrebbe essere molto più variabile e complesso di quanto si credesse in passato”.
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