Più antico del previsto il campo magnetico della Terra

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Già 3,2 miliardi di anni fa la sua intensità era molto simile a quella attuale.
Contrariamente a quanto si era ipotizzato sulla base di precedenti ricerche, la Terra possedeva un campo magnetico molto intenso, capace di proteggerla dalle radiazioni letali del vento solare, già 3,2 miliardi di anni fa. Questo è quanto risulta da uno studio condotto da geofisici dell'Università di Rochester.
"L'intensità dell'antico campo magnetico era molto simile a quella odierna", ha detto John Tarduno, uno degli autori dell'articolo pubblicato sul numero odierno di Nature in cui è illustrata la ricerca. "Questi valori suggeriscono che il campo era straordinariamente intenso. Ciò significa che la Terra potrebbe avere avuto un nucleo interno ferroso solido già 3,2 miliardi di anni fa, una cosa che è al limite dei modelli teorici sulla formazione della Terra."

Marte è un esempio di pianeta che ha con tutta probabilità perso la magnetosfera in uno stadio precoce della sua esistenza, lasciando che il continuo bombardamento della radiazione solare "erodesse" lentamente l'antica atmosfera. Secondo le attuali teorie sulla genesi del campo magnetico terrestre, questo avrebbe iniziato a formarsi in seguito ai moti convettivi nel nucleo ferroso ancora liquido, per poi intensificarsi quando questo si è solidificato.

Per giungere alle sue conclusioni, Tarduno - che in precedenza era già riuscito a datare ad almeno 2,5 miliardi di anni fa l'esistenza di un campo paragonabile a quello attuale - ha sottoposto a esame cristalli di feldspato e quarzo provenienti da un'antica formazione di granito presente in d Africa, risalente appunto a 3,2 miliardi di anni fa. Feldspato e quarzo sono buoni traccianti del campo magnetico presente all'epoca della loro formazione, in quanto contengono minuscole inclusioni magnetiche che conservano l'istantanea del campo nel momento in cui sono passate dallo stato liquido a quello solido. La sfida che ha dovuto affrontare Tarduno è stata quella di riuscire a rilevarne l'intensità, cosa che è stato in grado di fare scaldando i nanocristalli con un laser e utilizzando come rilevatore del campo uno SQUID (perconducting Quantum Interface Device) supersensibile, di quelli che normalmente vengono utilizzati nella progettazione dei chip per computer.

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Servirà a realizzare presso il CERN l'esperimento Compact Muon Solenoid volto a studiare le proprietà delle particelle che si producono quando fasci di protoni si scontrano ad energie elevatissime PAROLE CHIAVELHC
Il più potente magnete mai realizzato al mondo è stato calato ieri sera nella sede di quella che sarà la più grande macchina costruita dall'uomo: l'acceleratore di particelle LHC (Large Hadron Collider) del CERN di Ginevra. L'operazione, durata dalle sei di mattina fino a tarda sera, ha richiesto la massima cura per evitare danni a uno dei componenti più importanti dell'esperimento Compact Muon Solenoid (CMS) durante la posa del magnete all'interno del gigantesco "canale" sotterraneo di 27 chilometri (e a 100 metri di profondità sotto la periferia di Ginevra), dove è in costruzione l'acceleratore di particelle LHC. Il pezzo calato - chiamato Yoke Barrel 0 - è alto 16 metri, lungo 13 e ha un peso di 2000 tonnellate.
Il magnete dell'esperimento CMS detiene il record di energia immagazzinata: il suo campo magnetico è di 4 Tesla, cioè 80.000 volte il campo magnetico terrestre. Le forze magnetiche generate sono di conseguenza elevatissime: è come se vi fossero 15.000 tonnellate (l'equivalente di un incrociatore di grandi dimensioni) appoggiate sulle pareti esterne del magnete (solenoide). Per ottenere queste performance il magnete sarà superconduttivo e dovrà lavorare ad una temperatura bassissima: appena 4,2 gradi sopra lo zero assoluto (circa -269° C). Una volta completato, CMS peserà 12.500 tonnellate e sarà lungo 21 metri. La messa in posa definitiva dell'esperimento terminerà il 22 marzo prossimo.

Il compito dell'esperimento sarà quello di studiare le proprietà delle particelle che si produrranno quando fasci di protoni si scontreranno ad energie elevatissime all'interno dell'acceleratore LHC.

Importante il contributo italiano: l'INFN, e in particolare la sezione di Genova, ha contribuito alla progettazione sia del conduttore sia, soprattutto, dell'avvolgimento. Italiane sono anche le camere a muoni, il tracciatore e parte del calorimetro elettromagnetico che corredano il rivelatore di CMS.

Lescienze

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Il campo magnetico terrestre oggi si sta indebolendo. Gli scienziati però hanno scoperto che in un periodo compreso tra la fine del Cinquecento e l'inizio delle misurazioni regolari (attorno al 1840) è rimasto fondamentalmente stabile. Per ottenere questi dati, i ricercatori della Leeds University in Inghilterra coordinati da David Gubbins hanno studiato antichi relitti risalenti al periodo compreso tra il 1590 e il 1840. La prima misurazione diretta del campo magnetico è infatti stata effettuata nel 1837 dal matematico Carl Friedrich Gauss.

Questi dati sembrano indicare che il recente declino registrato nel campo magnetico (che secondo alcuni esperti potrebbe portare a una sua inversione in un prossimo futuro) non è altro che una variazione temporanea. In un articolo pubblicato sulla rivista “Science” (vol. 312, n. 5775), i ricercatori spiegano di aver studiato alcuni manufatti recuperati da antichi relitti (come ad esempio vasellame contenente minerali) che continuano a mantenere la direzione del campo magnetico che hanno avuto impresso nel momento in cui sono stati prodotti. Uniti ai rilevamenti dei marinai, necessari a tracciare le rotte e conservati sul giornale di bordo, questi oggetti hanno permesso di stabilire la direzione e l'intensità del campo magnetico terrestre anche nei secoli in cui non c'erano misurazioni dirette.

In pratica i dati hanno mostrato una notevole stabilità contro una riduzione del 10% registrata nell'ultimo secolo e mezzo. In effetti i dati raccolti su precedenti inversioni del campo magnetico indicano una serie di fluttuazioni piuttosto forti prima dell'evento. Però dal momento che la forza del campo è più alta adesso di quanto fosse nel passato in occasione delle inversioni, si ritiene che questo fenomeno non sia affatto imminente.

Fonte: Agenzia ZadiG

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Il campo magnetico terrestre del tempo dei dinosauri era tre volte più intenso di quanto non si pensasse.
Una nuova tecnica ha permesso a un gruppo di scienziati di misurare il campo magnetico della Terra molte decine di milioni di anni fa, rivelando che era almeno tre volte più intenso di quanto non si pensasse. Gli scienziati utilizzano le misure del campo magnetico terrestre registrate nelle rocce per estrarre segreti sul funzionamento della dinamo del nostro pianeta. Del campo magnetico terrestre del passato gli scienziati sapevano che esso ha più volte invertito polarità, ma poco era noto sulla sua intensità. Finora, gli scienziati hanno misurato questa intensità scaldando piccoli campioni di rocce vulcaniche per «estrarne» e misurarne il campo magnetico intrappolato. Il problema di questa tecnica è che in campioni vecchi decine di milioni di anni le proprietà magnetiche possono cambiare, falsando le misure. In un articolo pubblicato su «Science», John Tarduno dell'Università di Rochester ha però riferito di una nuova tecnica che permette di ottenere delle misure più affidabili. La tecnica del professor Tarduno non è in realtà molto diversa da quella usata finora, ma fa uso di una macchina normalmente usata nella progettazione dei circuiti integrati e che è capace di misurare campi magnetici minuscoli. Utilizzando questa macchina è stato possibile compiere la misura su singoli cristalli dei campioni, eliminando gli effetti della contaminazione. Per verificare le misure, gli scienziati hanno prima analizzato le rocce eruttate da un vulcano hawaiano nel 1955, trovando dati in accordo con le misure dirette del campo effettuate nel corso di quell'anno. Quando la tecnica è stata utilizzata su campioni di rocce vulcaniche indiane vecchie di 100 milioni di anni, si è visto che essa misurava un'intensità del campo magnetico tre volte superiore rispetto alle misure precedenti. Le misure sembrano confermare, per prima cosa, una relazione fra l'intensità del campo e le inversioni di polarità a cui è spesso andato incontro nel passato. Gli scienziati sperano però di riuscire a compiere le stesse misurazioni su rocce vecchie 2,5 miliardi di anni, quando si pensa che il nucleo della Terra fosse ancora in formazione.

Immagini su larga scala della magnetosfera

Confermata la presenza di una coda di particelle cariche dalla Terra verso il Sole.
Sono ora disponibili le prime immagini su larga scala delle dinamiche nascoste del campo magnetico terrestre che confermano l’esistenza di una lunga coda di gas elettrificati che dalla Terra si dirige verso il Sole. Il risultato è stato raggiunto grazie alla sonda Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration (IMAGE) della NASA. La regione compresa nel campo magnetico terrestre, chiamata magnetosfera, determina il comportamento delle particelle elettricamente cariche nello spazio intorno al nostro pianeta e lo ripara dal vento solare. Gli eventi esplosivi sul Sole possono infatti re elettricamente la magnetosfera, generando tempeste magnetiche che influenzano negativamente satelliti, sistemi di comunicazione e impianti per la generazione di energia elettrica. Ottenere una visione su grande scala di questa vasta regione di spazio è difficile, poiché la magnetosfera si estende ben oltre la Luna nella parte in ombra della Terra. «È un po’ come cercare di comprendere le origini e la formazione degli uragani senza i satelliti – ha spiegato Thomas Moore, ricercatore del Goddard Space Flight Center della NASA che partecipa al progetto IMAGE. - Come i primi meteorologi con un piccolo numero di stazioni di misurazione, prima di IMAGE avevamo una visione incompleta e a volte confusa della magnetosfera, poiché non avevamo la visione d’insieme.» Il risultato delle prime osservazioni è dato da spettacolari fotografie – pubblicate sull’ultimo numero di «Science» – che mostrano una nube di plasma di gas elettrificati con una forma «a coda» che si protende verso il Sole. Tale struttura fu prevista trent’anni fa, ma le precedenti sonde non furono mai in grado di confermarne la presenza. «IMAGE – ha commentato James Burch, direttore del programma di ricerca – fornisce per la prima volta uno sguardo su grande scala della popolazione di particelle cariche. Esse hanno una grande varietà di lunghezze d'onda e di energia. Pochi minuti di osservazioni sono sufficienti a fornire informazioni preziose per la comprensione della dinamica della magnetosfera.»

Il senso magnetico degli animali

Forse individuati alcuni recettori responsabili della capacità di orientarsi Immaginate quali difficoltà avrebbe un’ipotetica popolazione di ciechi a studiare una specie dotata di vista e a cercare di comprendere le modalità con cui vengono acquisite ed elaborate le immagini visive. Un’impresa paragonabile è quella affrontata dai ricercatori che studiano il senso magnetico, ossia la capacità di percepire e utilizzare i campi magnetici, quello naturale terrestre o quelli generati dalla tecnologia umana. Molti animali ne sono provvisti. Un esempio notevole è la tartaruga marina che vive nel nord Atlantico: grande viaggiatrice, attraversa l’oceano per migliaia di chilometri ed è in grado di ritornare, anche dopo dieci anni, alla spiaggia in cui ha deposto le uova. Secondo Ken Lohmann, biologo alla University of North Carolina, la ragione principale di questi spostamenti è la ricerca di cibo, ma ciò che non è chiaro è come la tartaruga riesca a orientarsi così bene. Probabilmente sfrutta proprio il campo magnetico terrestre. Anche i gamberi, alcuni pesci e persino i topi sono in grado di servirsene, ma come funzionano i loro recettori? Ne sono state ipotizzate due tipologie. Alcuni sarebbero attivati dalla luce e costituirebbero una specie di bussola che riconosce il nord magnetico. Una modalità di funzionamento alternativa e più potente sarebbe basata su piccole particelle di magnetite situate nelle cellule, capaci di muoversi e assumere diverse configurazioni. Questi recettori fornirebbero informazioni anche sull’intensità del campo. Finora, tuttavia, nessun recettore era stato localizzato. Recentemente, uno studio di Chris Borland e John Phillips della Indiana University e di Mark Deutschlander, della University of Victoria in Canada è stato pubblicato su «Nature». I ricercatori sostengono di aver individuato recettori del primo tipo, basati sulla luce, nel cranio di alcune salamandre, più precisamente nella ghiandola pineale; se ne servirebbero per sfuggire ai predatori dirigendosi verso riva. Secondo gli studiosi, tuttavia, questi animali dispongono di recettori di entrambe le tipologie e ne ricavano informazioni sufficienti per determinare la loro posizione e ritrovare punti precisi negli stagni o laghetti dove vivono.

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