Perché il campo magnetico terrestre può cambiare più velocemente di quanto pensassimo

Perché il campo magnetico terrestre può cambiare più velocemente di quanto pensassimo
È stato a lungo un mistero quanto velocemente il campo magnetico terrestre cambi.
Andrey VP / Shutterstock

Il campo magnetico terrestre, generato 3,000 km sotto i nostri piedi nel nucleo di ferro liquido, è di fondamentale importanza per la vita sul nostro pianeta. Si estende nello spazio, avvolgendoci in una coperta elettromagnetica che protegge l'atmosfera e i satelliti dalle radiazioni solari.

Eppure il campo magnetico è in costante cambiamento sia nella sua forza che nella sua direzione e ha subito alcuni cambiamenti drammatici in passato. Ciò comprende inversioni enigmatiche dei poli magnetici, con il polo sud che diventa il polo nord e viceversa.

Una domanda di vecchia data è stata la velocità con cui il campo può cambiare. Il nostro nuovo studio, pubblicato su Nature Communications, ha scoperto alcune risposte.

I rapidi cambiamenti del campo magnetico sono di grande interesse perché rappresentano il comportamento più estremo dell'oceano di ferro fuso nel nucleo liquido. Legando i cambiamenti osservati ai processi fondamentali, possiamo apprendere importanti informazioni su una regione altrimenti inaccessibile del nostro pianeta.

Storicamente, i cambiamenti più rapidi nel campo magnetico terrestre sono stati associato a inversioni, che si verificano a intervalli irregolari alcune volte ogni milione di anni. Ma abbiamo scoperto cambiamenti di campo che sono molto più veloci e più recenti di tutti i dati associati alle inversioni effettive.

Inversione magnetica. (perché il campo magnetico terrestre potrebbe cambiare più velocemente di quanto pensassimo)
Inversione magnetica.
NASA.

Oggi i satelliti aiutano a monitorare i cambiamenti nel campo sia nello spazio che nel tempo, integrati da registri di navigazione e osservatori terrestri. Questa informazione rivela che i cambiamenti nel campo moderno sono piuttosto gravosi, circa un decimo di grado all'anno. Ma, mentre sappiamo che il campo è esistito per almeno 3.5 miliardi di anni, non sappiamo molto del suo comportamento prima di 400 anni fa.


Ricevi le ultime novità da InnerSelf


Per tracciare il campo antico, gli scienziati analizzano il magnetismo registrato da sedimenti, flussi di lava e manufatti creati dall'uomo. Questo perché questi materiali contengono microscopici granuli magnetici che registrano la firma del campo terrestre nel momento in cui si sono raffreddati (per lava) o sono stati aggiunti alla massa terrestre (per sedimenti). Record di sedimenti dall'Italia centrale nel periodo dell'ultima inversione di polarità quasi 800,000 anni fa suggerire cambiamenti di campo relativamente rapidi raggiungendo un grado all'anno.

Tali misurazioni, tuttavia, sono estremamente impegnative, con risultati ancora in discussione. Ad esempio, ci sono incertezze nel processo attraverso il quale i sedimenti acquisiscono il loro magnetismo.

Misure migliorate

La nostra ricerca adotta un approccio diverso utilizzando modelli di computer basati sulla fisica del processo di generazione del campo. Questo è combinato con una ricostruzione recentemente pubblicata delle variazioni globali del campo magnetico terrestre che attraversano gli ultimi 100,000 anni, sulla base di una raccolta di misurazioni da sedimenti, lava e manufatti.

Ciò dimostra che i cambiamenti nella direzione del campo magnetico terrestre hanno raggiunto velocità fino a dieci gradi all'anno, dieci volte più grandi delle variazioni più veloci attualmente riportate.

I cambiamenti più rapidi osservati nella direzione del campo geomagnetico si sono verificati circa 39,000 anni fa. Questo spostamento era associato a un campo localmente debole in una regione confinata appena al largo della costa occidentale dell'America centrale. L'evento ha seguito il globale "Escursione a Laschamp"- una" inversione fallita "del campo magnetico terrestre circa 41,000 anni fa, in cui i poli magnetici si spostarono brevemente lontano dai poli geografici prima di ritornare.

I cambiamenti più rapidi sembrano associati all'indebolimento locale del campo magnetico. Il nostro modello suggerisce che questo è causato dal movimento di chiazze di intenso campo magnetico attraverso la superficie del nucleo liquido. Queste patch sono più diffuse alle latitudini più basse, suggerendo che le future ricerche di rapidi cambiamenti di direzione dovrebbero concentrarsi su queste aree.

L'impatto della società

I cambiamenti nel campo magnetico, come le inversioni, probabilmente non rappresentano una minaccia per la vita. Gli umani sono riusciti a vivere la drammatica escursione di Laschamp. Oggi, la minaccia è principalmente dovuta alla nostra dipendenza dalle infrastrutture elettroniche. Eventi meteorologici spaziali come tempeste geomagnetiche, derivanti dall'interazione tra il campo magnetico e la radiazione solare in entrata, potrebbero interrompere le comunicazioni satellitari, il GPS e le reti elettriche.

Ciò è preoccupante: il costo economico di un crollo della rete elettrica americana a causa di un evento spazio-meteo è stato stimato a circa un trilione di dollari. La minaccia è abbastanza grave da far apparire il tempo spaziale come a priorità alta sul registro dei rischi nazionale del Regno Unito.

Gli eventi meteorologici spaziali tendono ad essere più diffusi nelle regioni in cui il campo magnetico è debole - qualcosa che sappiamo può accadere quando il campo sta cambiando rapidamente. Sfortunatamente, le simulazioni al computer suggeriscono che i cambiamenti direzionali sorgono dopo che l'intensità del campo inizia a indebolirsi, il che significa che non possiamo prevedere cali dell'intensità del campo semplicemente monitorando la direzione del campo. Il lavoro futuro che utilizza simulazioni più avanzate può far luce su questo problema.

Sta arrivando un altro rapido cambiamento nel campo magnetico? È molto difficile rispondere. I cambiamenti più rapidi sono anche gli eventi più rari: ad esempio, i cambiamenti identificati attorno all'escursione di Laschamp sono due volte più veloci di qualsiasi altro cambiamento avvenuto negli ultimi 100,000 anni.

Ciò rende difficile per gli scienziati prevedere rapidi cambiamenti: sono "eventi del cigno nero" che sorprendono e hanno un grande impatto. Una possibile strada da percorrere è quella di utilizzare modelli basati sulla fisica di come il campo si comporta come parte della previsione.

Abbiamo ancora molto da imparare sul "limite di velocità" del campo magnetico terrestre. Rapidi cambiamenti non sono stati ancora osservati direttamente durante un'inversione di polarità, ma dovrebbero essere previsti dal momento che si ritiene che il campo diventi globalmente debole in questi momenti.The Conversation

L'autore

Christopher Davies, professore associato, Università di Leeds

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

libri correlati

Lo sciame umano: come nascono, prosperano e cadono le nostre società

di Mark W. Moffett
0465055680Se uno scimpanzé si avventura nel territorio di un gruppo diverso, sarà quasi certamente ucciso. Ma un newyorkese può volare a Los Angeles - o al Borneo - con pochissima paura. Gli psicologi hanno fatto ben poco per spiegarlo: per anni hanno affermato che la nostra biologia pone un limite superiore - per quanto riguarda le persone 150 - alle dimensioni dei nostri gruppi sociali. Ma le società umane sono di fatto molto più grandi. Come gestiamo, nel complesso, l'andare d'accordo? In questo libro paradigmatico, il biologo Mark W. Moffett si basa su scoperte in psicologia, sociologia e antropologia per spiegare gli adattamenti sociali che vincolano le società. Esplora come la tensione tra identità e anonimato definisce come le società si sviluppano, funzionano e falliscono. superando Pistole, germi e acciaio e Sapiens, Lo sciame umano rivela come l'umanità abbia creato civiltà tentacolari di una complessità senza eguali e cosa ci vorrà per sostenerle. Disponibile su Amazon

Ambiente: la scienza dietro le storie

di Jay H. Withgott, Matthew Laposata
0134204883Ambiente: la scienza dietro le storie è un best seller per il corso introduttivo di scienze ambientali noto per il suo stile narrativo amichevole agli studenti, la sua integrazione di storie reali e casi di studio, e la sua presentazione delle ultime scienze e ricerche. Il 6th Edition offre nuove opportunità per aiutare gli studenti a vedere le connessioni tra studi di casi integrati e la scienza in ogni capitolo e offre loro l'opportunità di applicare il processo scientifico alle preoccupazioni ambientali. Disponibile su Amazon

Feasible Planet: una guida per una vita più sostenibile

di Ken Kroes
0995847045Sei preoccupato per lo stato del nostro pianeta e speri che i governi e le multinazionali trovino un modo sostenibile per vivere? Se non ci pensi troppo, potrebbe funzionare, ma lo farà? Lasciati soli, con driver di popolarità e profitti, non sono troppo convinto che lo farà. La parte mancante di questa equazione è te e me. Individui che credono che le corporazioni e i governi possano fare meglio. Individui che credono che attraverso l'azione, possiamo acquistare un po 'più di tempo per sviluppare e implementare soluzioni ai nostri problemi critici. Disponibile su Amazon

Dall'editore:
Gli acquisti su Amazon vanno a coprire il costo di portarti InnerSelf.com, MightyNatural.com, e ClimateImpactNews.com senza costi e senza inserzionisti che monitorano le tue abitudini di navigazione. Anche se fai clic su un link ma non acquisti questi prodotti selezionati, qualsiasi altra cosa tu compri nella stessa visita su Amazon ci paga una piccola commissione. Non c'è nessun costo aggiuntivo per te, quindi per favore contribuisci allo sforzo. Puoi anche utilizzare questo link da usare su Amazon in qualsiasi momento per aiutare a sostenere i nostri sforzi.

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

segui InnerSelf su

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Ricevi l'ultimo tramite e-mail

{Emailcloak = off}

DAGLI EDITORI

Il giorno del reckoning è arrivato per il GOP
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Il partito repubblicano non è più un partito politico filoamericano. È un partito pseudo-politico illegittimo pieno di radicali e reazionari il cui obiettivo dichiarato è quello di interrompere, destabilizzare e ...
Perché Donald Trump potrebbe essere il più grande perdente della storia
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Aggiornato il 2 luglio 20020 - Tutta questa pandemia di coronavirus sta costando una fortuna, forse 2 o 3 o 4 fortune, tutte di dimensioni sconosciute. Oh sì, e centinaia di migliaia, forse un milione di persone moriranno ...
Blue-Eyes vs Brown Eyes: come viene insegnato il razzismo
by Marie T. Russell, InnerSelf
In questo episodio dell'Oprah Show del 1992, la pluripremiata attivista ed educatrice anti-razzismo Jane Elliott ha insegnato al pubblico una dura lezione sul razzismo dimostrando quanto sia facile imparare il pregiudizio.
Un cambiamento sta per arrivare...
by Marie T. Russell, InnerSelf
(30 maggio 2020) Mentre guardo le notizie sugli eventi di Philadephia e di altre città del paese, il mio cuore fa male per ciò che sta traspirando. So che questo fa parte del grande cambiamento che sta prendendo ...
Una canzone può elevare il cuore e l'anima
by Marie T. Russell, InnerSelf
Ho diversi modi in cui uso per cancellare l'oscurità dalla mia mente quando trovo che si è insinuato. Uno è il giardinaggio o il trascorrere del tempo nella natura. L'altro è il silenzio. Un altro modo è leggere. E uno che ...