Lo studio del comportamento del nucleo terrestre sotto l’influenza di intensi campi magnetici è stato per lungo tempo oggetto di numerose ricerche, spesso con risultati non soddisfacenti. Tuttavia, recentemente, un modello matematico e uno fisico hanno finalmente mostrato una convergenza che potrebbe offrire una comprensione più accurata dei movimenti interni del nucleo. Questi movimenti sono fondamentali per la generazione del campo magnetico terrestre, un elemento cruciale per la vita sulla Terra e per la ricerca di pianeti abitabili nell’universo.
Il campo magnetico terrestre non solo protegge la vita sul pianeta, ma svolge anche un ruolo centrale nella ricerca astrobiologica. Attualmente, le teorie che cercano di spiegare le variazioni e le inversioni dei poli magnetici sono considerate inadeguate dalla maggior parte dei fisici, rendendo difficile la previsione di questi eventi. Anche se l’effetto catastrofico di un’inversione dei poli magnetici è dibattuto, poter prevedere tali cambiamenti sarebbe estremamente utile.
All’interno del nucleo, i flussi di materiale si comportano in modo simile alla convezione in una pentola d’acqua bollente, influenzati non solo dal campo magnetico generato da questi stessi movimenti, ma anche dalla rotazione terrestre e dalla complessa struttura interna del pianeta. Questa dinamica rende estremamente difficile sviluppare modelli accurati che possano spiegare il comportamento interno del nucleo.
Un passo avanti importante è stato compiuto con l’introduzione del concetto di cilindro tangente, proposto dai professor Alban Pothérat e Dr Kélig Aujogue dell’Università di Coventry. Questo concetto ha rivelato un aspetto precedentemente trascurato nel modellare i movimenti nel nucleo terrestre. Il cilindro tangente è una struttura immaginaria parallela all’asse di rotazione della Terra, che tocca i punti dove il nucleo interno solido incontra il nucleo esterno liquido all’equatore. Questa struttura separa le aree polari da quelle equatoriali del nucleo esterno, influenzando i flussi convettivi all’interno di queste regioni.
I modelli precedenti basati sul vincolo Taylor-Proudman suggerivano che nei nuclei rotanti, i flussi convettivi si verificassero concentrandosi attorno all’asse di rotazione, senza attraversare il cilindro tangente tra le aree polari ed equatoriali. Tuttavia, Pothérat e Aujogue hanno dimostrato, sia matematicamente che sperimentalmente, che campi magnetici orientati parallelamente alla rotazione della Terra possono indurre flussi di materiale verso il cilindro tangente, collegando le parti polari e quelle equatoriali attraverso il campo magnetico.
Questo è stato dimostrato grazie al Little Earth Experiment (LEE), un esperimento innovativo che ha utilizzato un emisfero riempito con acido solforico, esposto a un campo magnetico da 10 Tesla mentre ruotava attorno a un asse verticale. Questo sistema è stato posto in un serbatoio cilindrico riempito con acqua fredda e dotato di elementi riscaldanti per simulare la convezione. Le osservazioni ottenute da questo esperimento hanno confermato le previsioni dei ricercatori, offrendo una nuova prospettiva sulla complessa dinamica interna del nucleo terrestre.
I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters.