INVERSIONE DEI POLI MAGNETICI TERRESTRI

di Salvatore Rondello

Il campo magnetico della Terra distingue il nostro pianeta dagli altri pianeti del nostro sistema solare. È una forza incredibilmente potente al centro del nostro mondo, il cui ruolo principale è quello di proteggere la nostra atmosfera in modo tale che i venti solari, i raggi cosmici e le enormi nubi di plasma e radiazioni vengono fronteggiati dallo scudo della magnetosfera terrestre.

Secondo alcuni studi scientifici, in un campo di energia in costante movimento, i poli della Terra agiscono come le diverse estremità di un magnete. Tuttavia, i nostri poli si spostano e cambiano posizione ogni 300.000 anni circa. Attualmente sembra che sia in corso un capovolgimento dei poli, secondo quanto viene segnalato da alcuni anni.

Bisogna dunque capire se gli esseri umani possono sopravvivere a un capovolgimento dei poli magnetici della Terra e come può cambiare la vita sulla Terra.

Grazie ai dati dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea) gli astronomi hanno creato un’animazione che ci permette di ascoltare una cosiddetta visualizzazione sonora del nostro campo magnetico, in particolare durante un suo periodo di instabilità.

Da queste osservazioni, gli scienziati hanno appreso recentemente che il campo magnetico della Terra si sta indebolendo, il che potrebbe indicare l’inizio di un possibile ribaltamento in futuro dei poli terrestri. Esso tende infatti a capovolgersi in un intervallo di tempo che va dai 10.000 anni fino ai 50 milioni, se non di più. Il processo in sé, tuttavia, dura per centinaia di anni.

L’ultima grande reversione è avvenuta circa 780.000 anni fa, ma più recentemente un altro evento, quello di Laschamps, ha interessato il campo magnetico.

Durante l’evento di Laschamp, 41.000 anni fa, la polarità si ritrovò invertita rispetto all’odierna configurazione, anche se solo per 220 anni; un tempo davvero breve relativo alla scala geologica della Terra. Si trattò comunque di un evento importante, rilevato oggi dagli scienziati attraverso lo studio della magnetizzazione delle rocce nel corso del tempo.

Grazie ad una attenta analisi e mappatura dei movimenti delle linee magnetiche, gli esperti hanno prodotto un’animazione sonora (similmente alla sonificazione degli oggetti celesti) per comprendere meglio gli effetti di questi capovolgimenti. Tuttavia, nonostante i suoni inquietanti che sentiamo nel video in cima, l’inversione dei poli non sembra essere legata ad alcun effetto catastrofico, ma non c’è certezza.

Quando le radiazioni solari e i raggi cosmici minacciano di penetrare la superficie terrestre, un vasto campo magnetico generato all’interno del nucleo esterno della Terra salvaguarda il pianeta, deviando la dannosa energia spaziale. Tale campo è noto come magnetosfera.

Gli scienziati sanno che le forze interne che generano il campo magnetico della Terra possono cambiare e che l’intensità del campo stesso oscilla nel tempo. Questo può portare a graduali cambiamenti nell’intensità e nell’ubicazione dei poli nord e sud magnetici terrestri, e addirittura alla loro inversione, quando si verifica che i due poli si scambino tra di loro.

In rete sono sempre più numerose le affermazioni che associano i cambiamenti del campo magnetico al cambiamento climatico, ma gli scienziati affermano che questa teoria non ha alcun fondamento.

Gavin Schmidt, climatologo e direttore del Goddard Institute for Space Studies (Istituto Goddard per gli studi spaziali) della NASA a New York, afferma: “Non ci sono meccanismi credibili che possano supportarlo. Non abbiamo escluso a priori gli effetti dei cambiamenti magnetici sul clima, abbiamo preso in esame il loro potenziale impatto, ma questo è risultato essere inesistente”.

La denominazione “polo nord” indica tre punti diversi sulla Terra: il vero nord, il nord geomagnetico e il nord magnetico.

Il cosiddetto vero nord è una posizione fissa sul globo, che corrisponde al polo nord geografico. Invece il polo nord geomagnetico, attualmente ubicato nei pressi di Ellesmere Island, in Canada, non è un punto fisso, bensì rappresenta il punto a nord dove termina l’asse della magnetosfera della Terra, e nel tempo si sposta. Il nord magnetico è il punto sulla superficie terrestre in cui le linee di forza del campo magnetico risultano esattamente perpendicolari al suolo ed è il luogo dove puntano le bussole.

Alan Buis, in un blog del 2021 per Ask NASA Climate, ha spiegato: “Da quando l’esploratore artico James Clark Ross lo localizzò per la prima volta nel 1831, il polo nord magnetico della Terra si è spostato di quasi 966 km in direzione nord nord-ovest, e la sua velocità di spostamento è aumentata da circa 16 a quasi 55 km all’anno. Questi cambiamenti possono avere un impatto su satelliti e sistemi di navigazione basati sulla tecnologia magnetica (cellulari, navi, linee aeree commerciali), ma non ci sono evidenze sul fatto che influenzino il clima terrestre.

Tuttavia, la “storia di Adamo ed Eva” (Adam and Eve Story), una teoria cospirazionista sul cambiamento climatico che attribuisce gli impatti dello stesso alle modifiche nel campo magnetico terrestre, è divenuta molto popolare anche su Instagram e TikTok.

La teoria di Adamo ed Eva ha vissuto un periodo di rinnovata notorietà dopo essere stata presentata in un episodio (a gennaio 2023) del podcast “Joe Rogan Experience.”

Tra gennaio e aprile 2023, il gruppo di monitoraggio dei media Matters ha identificato sette video virali dell’episodio di gennaio, riguardanti la suddetta teoria cospirazionista, che hanno ricevuto milioni di visualizzazioni su TikTok.

Questa falsa teoria è stata coniata nel 1965 da Chan Thomas, ex dipendente dell’aeronautica militare statunitense che ha ipotizzato che l’inversione dei poli magnetici sia responsabile dell’estinzione di varie civiltà antiche. Thomas sosteneva che la prima alluvione avvenne ai tempi di Adamo ed Eva, seguita dal diluvio con Noè e l’Arca, mentre il terzo evento ancora non si è verificato.

Le escursioni geomagnetiche sono variazioni rilevanti ma di breve durata nell’intensità del campo magnetico che possono durare da qualche secolo a migliaia di anni, secondo la NASA. L’ultima escursione notevole è avvenuta circa 41.500 anni fa ed è nota come escursione di Laschamps. Durante questo evento, il campo magnetico della Terra si è rapidamente indebolito e i poli si sono invertiti, per poi scambiarsi nuovamente 500 anni dopo.

Uno studio del 2021 collega l’escursione di Laschamps a sconvolgimenti climatici, eventi di estinzione e addirittura a cambiamenti nel comportamento umano. Gli scienziati hanno ipotizzato che, in un periodo in cui il campo magnetico della Terra era più debole del normale, le più forti radiazioni solari e cosmiche abbiano potuto penetrare l’atmosfera terrestre, alterando i livelli di ozono e causando cambiamenti nel clima del pianeta ed eventi di estinzione.

Schmidt tuttavia definisce lo studio speculativo, nella migliore delle ipotesi avanzando dubbi: “Quali sono le prove di cambiamenti climatici avvenuti 42.000 anni fa che sarebbero associati alle estinzioni? Le carote di ghiaccio non mostrano nulla di simile. Sappiamo che l’ultima era glaciale è stata caratterizzata da un’elevata variabilità del clima, di cui è stata rilevata la tempistica, e questa non è allineata alle escursioni magnetiche”.

Negli ultimi 70.000 anni si sarebbero verificate tre escursioni principali: l’evento del Mar di Norvegia-Groenlandia, avvenuto circa 64.000 anni fa, l’evento di Laschamps tra i 42.000 e i 41.000 anni fa e l’evento di Mono Lake, risalente a circa 34.500 anni fa.

Per Buis è chiaro che “non ci sono prove del fatto che il clima terrestre sia stato significativamente influenzato dalle ultime tre escursioni del campo magnetico, né da altri eventi di questo tipo avvenuti almeno negli ultimi 2,8 milioni di anni”.

Durante un evento di inversione, i poli magnetici che si trovano a nord e a sud del pianeta si scambiano di posizione. Questo avviene in media ogni 300.000 anni circa, ma, secondo la NASA, l’ultima inversione è avvenuta circa 780.000 anni fa. Nella storia geologica della Terra, le inversioni di polarità sono relativamente comuni: sarebbero state 183 negli ultimi 83 milioni di anni.

Quando si verifica un cambio di polarità, in sostanza la forza del campo magnetico diminuisce, ma senza lasciare il pianeta completamente indifeso: la magnetosfera coopera con l’atmosfera terrestre nel deviare la maggior parte dell’energia spaziale dannosa, prima che questa raggiunga la superficie terrestre. Alcuni scienziati hanno ipotizzato che le inversioni e la relativa diminuzione di forza del campo magnetico potrebbero portare a cambiamenti climatici globali ed estinzioni, ma i dati attuali non supportano tali teorie.

Schmidt afferma: “Nei dati paleoclimatici non ci sono evidenze che colleghino i cambiamenti magnetici al clima, in occasione di grandi inversioni o quasi inversioni magnetiche, non ci sono variazioni climatiche, né estinzioni di massa corrispondenti”.

Kirk Johnson, che fa parte della dirigenza del Museo nazionale di Storia naturale dello Smithsonian Institution, ha dedicato gran parte della propria carriera allo studio dell’estinzione dei dinosauri. Analizzando i documenti fossili e le cronologie relativi all’evento di estinzione risalente al periodo di confine tra Cretaceo e Paleogene, Johnson ha individuato un’inversione magnetica avvenuta circa 66,3 milioni di anni fa.

Johnson sottolinea, inoltre, che i campioni di sedimento oceanico profondo hanno rivelato un cambiamento climatico significativo intorno a 66,3 milioni di anni fa. Ma questo periodo coincide anche con un ampio fenomeno vulcanico in India, chiamato vulcanismo del Deccan, che ha prodotto alcuni dei più lunghi flussi di lava al mondo.

Secondo Johnson: “Abbiamo sempre attribuito quella transizione all’anidride carbonica rilasciata dal vulcanismo del Deccan e all’aumento dei gas a effetto serra. C’è una concomitanza di fenomeni: il cambiamento del campo magnetico, il vulcanismo del Deccan e il riscaldamento del clima. Questo è un esempio di cambiamento climatico fortuito. Il fatto che ci sia una correlazione non significa che ci sia una causalità”.

Già nel 1600, si sosteneva che tutta la Terra fosse un grosso magnete, che genera un campo magnetico che fa sentire i suoi effetti sul piccolo magnete dell'ago della bussola, così da allinearlo secondo l'asse nord-sud. Oggi la maggioranza degli studiosi crede che il campo magnetico terrestre possa essere paragonato a quello di una sfera uniformemente magnetizzata, caratterizzata da due poli magnetici, che non coincidono, però, con i due poli Nord e Sud geografici.

La struttura del campo magnetico terrestre mostra che esso può considerarsi generato prevalentemente da un dipolo magnetico, situato nel centro della Terra e inclinato di 11°30' rispetto all'asse terrestre. I punti in cui l'asse del dipolo incontra la superficie terrestre sono detti poli geomagnetici. Il polo geomagnetico situato nell'emisfero boreale si indica convenzionalmente con B e si trova a 78°30' N, 69° W; il polo geomagnetico situato nell'emisfero australe si indica convenzionalmente con A e si trova a 78°30' S, 111° E.

In realtà, l'origine del campo magnetico non è ancora del tutto chiarita e attualmente si ipotizza che esso possa essere generato dal movimento di cariche elettriche (ipotesi della dinamo ad autoeccitazione).

Si può applicare alla Terra il modello della dinamo, immaginando: 1) la presenza iniziale di un debole campo magnetico non uniforme; 2) la presenza di un nucleo fuso, buon conduttore; 3) la possibilità di movimenti nel nucleo stesso. I movimenti nel nucleo fuso inducono una corrente che produce un campo magnetico nuovo, che a sua volta induce una nuova corrente nel nucleo, che da parte sua provoca un nuovo campo magnetico e così via. Date queste caratteristiche, il modello è stato chiamato della ‘dinamo ad autoeccitazione’. Si pensa che le sorgenti di energia più probabili per mantenere il movimento all'interno del nucleo siano dei movimenti di calore all'interno del nucleo, paragonabili a quelli che si sviluppano in un liquido messo a bollire (moti convettivi). Siamo sempre nel campo di ipotesi teoriche non verificate.

Studi compiuti negli anni Cinquanta evidenziarono che in passato si sono verificate variazioni dell'intensità e anche inversioni di polarità del campo magnetico terrestre. Lo studio di tali cambiamenti prende il nome di paleomagnetismo, o magnetismo fossile, e ha contribuito in modo rilevante alla scoperta dell'espansione dei fondali oceanici e alla formulazione della teoria della tettonica a placche.

In particolare, si fecero alcune scoperte che portiamo a conoscenza dei lettori.

Il campo magnetico della Terra si è invertito varie volte rispetto a quello attuale, come se i poli si fossero scambiati di posto; le inversioni di polarità si riconoscono quando, in colate basaltiche successive, in corrispondenza delle dorsali medio-oceaniche (sorta di fessure sul fondale oceanico, da cui fuoriesce magma proveniente dall'astenosfera), si riscontrano direzioni del campo magnetico divergenti di 180°. Tale fenomeno è una prova utilizzata a favore dell'espansione dei fondi oceanici.

Il campo magnetico ha subito rilevanti migrazioni rispetto alla crosta terrestre, suffragando così l'ipotesi della migrazione dei poli. Così sembrerebbe che il polo nord magnetico si sia spostato verso nord per un lungo periodo di tempo a partire dal Permiano (circa 320 milioni di anni fa), quando si trovava alla latitudine di 5° N.

Le interpretazioni paleomagnetiche tratte da rocce coeve in diversi continenti hanno indicato diverse posizioni dei poli, suggerendo la probabilità di una deriva dei continenti da quando le rocce si sono formate.

Informazioni riguardo al magnetismo fossile si ottengono dallo studio di molte rocce ignee (lave basaltiche) e sedimentarie (arenarie rosse), contenenti minerali magnetici che registrano fedelmente la direzione del campo magnetico presente al momento della loro formazione. Quando la temperatura di un magma scende al di sotto di un valore detto punto di Curie (diverso a seconda del minerale), i minerali magnetizzabili (per esempio, la magnetite) cristallizzano, magnetizzandosi secondo la direzione del campo magnetico esistente in quel momento. Ciò può avvenire sia quando un magma solidifica in profondità, dando origine a una roccia intrusiva, sia quando una lava effusa si raffredda sulla superficie terrestre. Nel caso di rocce sedimentarie clastiche, quando avviene la deposizione del materiale detritico sul fondo di un bacino sedimentario (per esempio, un lago), le particelle di minerali magnetizzabili presenti si orientano secondo la direzione del campo magnetico presente in quel momento sulla Terra.

Dagli studi effettuati, si è potuto stabilire che l'inversione dei poli magnetici sia avvenuta circa ogni 500 000-600 000 anni; tuttavia, non sono ancora state chiarite le cause e le modalità del fenomeno. Alcuni scienziati ipotizzano che l'inversione dei poli magnetici abbia una grande importanza per la sopravvivenza di interi gruppi di organismi. Infatti, nei momenti di inversione la schermatura magnetica, che normalmente protegge la Terra da alcune radiazioni solari, è meno efficace e quindi aumentano d'intensità gli effetti nocivi di alcune radiazioni solari su interi gruppi di organismi viventi. Proprio per ciò, molti studiosi collegano le estinzioni di intere famiglie faunistiche, come i dinosauri o le ammoniti, con momenti di inversione del campo magnetico terrestre.

Il fenomeno del cambiamento climatico, comunemente associato allo scioglimento dei ghiacciai, porta con sé implicazioni meno note ma di rilevante importanza che interessano la geometria e la dinamica rotazionale del nostro pianeta, influenzando direttamente la misurazione del tempo a livello globale. Le modifiche nella distribuzione della massa terrestre, dovute alla riduzione dei ghiacci polari, stanno infatti alterando la forma della Terra e rallentando la sua velocità di rotazione sull’asse, con ripercussioni significative sul Tempo Coordinato Universale (UTC), il riferimento principale per la definizione dei fusi orari mondiali.

Una ricerca pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature dall’illustre Duncan Carr Agnew, professore presso l’Università della California a San Diego, ha messo in luce come il riscaldamento globale e lo scioglimento dei ghiacci in Groenlandia e Antartide stiano effettivamente rallentando la velocità angolare della Terra. Questa lenta ma inesorabile decelerazione ha portato gli scienziati a considerare per la prima volta l’introduzione di un “secondo intercalare negativo”, ovvero la sottrazione di un secondo anziché l’aggiunta, un’operazione precedentemente prevista per il 2026 ma ora posticipata al 2029 a causa di queste dinamiche climatiche.

Secondo Massimo Frezzotti, glaciologo e docente presso l’Università Roma Tre, pur essendo i cambiamenti globali minimi, sono sufficientemente significativi da influenzare la rotazione terrestre. Dal 1972, l’UTC ha subito aggiustamenti periodici, aggiungendo in totale 27 secondi intercalari per allineare il tempo atomico con il tempo astronomico terrestre, con l’ultima aggiunta effettuata nel 2016.

Gli orologi atomici, basandosi sulle vibrazioni degli atomi di cesio, forniscono una misurazione del tempo estremamente precisa, fino ai miliardesimi di secondo. Tuttavia, questa precisione mette in luce le irregolarità nel movimento di rotazione terrestre, come quelle indotte dalle maree, evidenziando la variabilità quotidiana nella velocità di rotazione e sottolineando la necessità di aggiustare periodicamente l’UTC introducendo il secondo intercalare.

La previsione di dover rimuovere un secondo intercalare solleva questioni inedite e potenzialmente problematiche per i sistemi di navigazione satellitare e i computer. La precisione nell’UTC è fondamentale per il funzionamento di sistemi di navigazione satellitare come il GPS, i cui segnali sono basati su un’accuratissima sincronizzazione temporale. Un cambiamento, anche di un solo secondo, può avere ripercussioni sulla determinazione delle posizioni geografiche, con potenziali impatti su trasporti, telecomunicazioni e operazioni di soccorso.

Analogamente, le reti informatiche, che utilizzano protocolli di sincronizzazione temporale per la sicurezza e l’efficienza delle comunicazioni, potrebbero richiedere aggiornamenti e adattamenti tecnici per gestire le variazioni nell’UTC. Anche i mercati finanziari globali, che dipendono dalla precisione millimetrica nel timing delle transazioni, potrebbero incontrare sfide significative nel loro funzionamento quotidiano.

Sebbene meno immediatamente evidenti, le variazioni nella rotazione terrestre possono influenzare anche i modelli climatici e gli ecosistemi. La distribuzione e la durata della luce solare, per esempio, possono subire modifiche sottili ma significative che influenzano i cicli di vita delle piante e degli animali, potenzialmente alterando gli equilibri ecologici esistenti.

La ricerca di Agnew, facendo uso di modelli matematici per esaminare l’effetto delle variazioni dei moti terrestri sui sistemi di misurazione del tempo, proietta un futuro in cui il cambiamento climatico continuerà a influenzare in modo sempre più evidente la nostra percezione e misurazione del tempo.

Nel fare politica non si può ignorare ciò che avviene in natura. I limiti della conoscenza scientifica sono evidenti ed è necessario, senza alcun dubbio incoraggiare la ricerca scientifica per la salvaguardia della vita nel mondo. L’ignoranza porterebbe a scelte politiche errate causando danni e catastrofi inimmaginabili.