La straordinaria aurora di inizio maggio di quest’anno ha dimostrato la potenza delle radiazioni emesse delle tempeste. Occasionalmente il Sole fa qualcosa di molto più distruttivo. Conosciuti come eventi di particelle solari, queste esplosioni di protoni provenienti direttamente dalla superficie del sole possono spararsi nello spazio. I dati dimostrano che circa ogni mille anni la Terra viene colpita da una tempeste solari estreme che potrebbe causare gravi danni allo strato di ozono e aumentare i livelli di radiazioni ultraviolette (UV) sulla superficie. In un articolo scientifico pubblicato di recente (rif.). dimostra che nei momenti in cui il campo magnetico terrestre è debole, questi eventi potrebbero avere un effetto drammatico sulla vita in tutto il pianeta.
Lo scudo magnetico della Terra
Il campo magnetico terrestre fornisce un bozzolo protettivo cruciale per la vita, deviando le radiazioni cariche provenienti dal sole. In condizioni ottimali, funziona come un gigantesco guscio magnetico con le linee di campo si snodano da un polo all’altro polo. L’orientamento verticale ai poli consente ad alcune radiazioni cosmiche ionizzanti di penetrare fino all’atmosfera superiore. Quando interagiscono con le molecole di gas atmosferico creano il bagliore che conosciamo come aurora.
Tuttavia, il campo magnetico varia spesso nel tempo. Nel secolo scorso, il polo nord magnetico ha vagato attraverso il Canada settentrionale a una velocità di circa 40 chilometri all’anno e il campo si è indebolito di oltre il 6% (rif.). I registri geologici mostrano che ci sono stati periodi di secoli o millenni in cui il campo geomagnetico è stato molto debole o quasi assente.
Oggi possiamo vedere cosa accadrebbe senza il campo magnetico della Terra osservando Marte. Il pianeta rosso ha perso il suo campo magnetico e di conseguenza, gran parte della sua atmosfera. A maggio, non molto tempo dopo l’aurora, un forte evento di particelle solari ha colpito Marte (rif.). La temspesta ha interrotto il funzionamento della sonda spaziale Mars Odyssey e ha causato livelli di radiazione circa 30 volte superiori a quelli emessi in una radiografia.
Il potere dei protoni
L’atmosfera esterna del Sole emette un flusso costante e fluttuante di elettroni e protoni noto come vento solare. Tuttavia, la superficie del Sole emette anche sporadicamente esplosioni di energia, protoni, in eventi spesso associati a brillamenti solari. I protoni sono molto più pesanti degli elettroni e trasportano più energia, quindi raggiungono altitudini inferiori nell’atmosfera terrestre, eccitando le molecole di gas nell’aria. Tuttavia, queste molecole eccitate emettono solo raggi X, invisibili a occhio nudo.
Centinaia di deboli rilasci di particelle solari si verificano ogni ciclo solare (circa 11 anni). Ma gli scienziati hanno trovato tracce di eventi molto più forti nel corso della storia della Terra. Alcuni dei più estremi sono stati migliaia di volte più forti di qualsiasi cosa registrata con strumenti moderni. Questi eventi estremi di particelle solari si verificano all’incirca ogni pochi millenni. Il più recente è avvenuto intorno al 993 d.C. ed è stato utilizzato per dimostrare che gli edifici vichinghi in Canada utilizzavano legname tagliato nel 1021 d.C.
Oltre al loro effetto immediato, le tempeste solari possono anche dare il via a una catena di reazioni chimiche nell’alta atmosfera che possono impoverire l’ozono. L’ozono assorbe le dannose radiazioni UV solari, che possono danneggiare la vista, il DNA (aumentando il rischio di cancro alla pelle), ed avere un impatto sul clima. Nella nuova indagine scientifica sono stati utilizzati grandi modelli computerizzati della chimica atmosferica globale per esaminare gli impatti di un evento estremo di particelle solari.
Esplosioni di particelle dal passato
Tempeste solari di questa portata potrebbe impoverire i livelli di ozono per circa un anno, aumentando i livelli di UV in superficie e aumentando i danni al DNA. Se un bombardamento protonico si verificasse quando il campo magnetico terrestre è molto debole, il danno durerebbe sei anni, aumentando i livelli di UV del 25%. Quanto è probabile questa combinazione mortale di campo magnetico debole ed eventi estremi di protoni solari? Data la frequenza con cui si verifica ciascuno di essi, sembra probabile che accadano insieme relativamente spesso. In effetti, questa combinazione di eventi potrebbe spiegare diversi misteriosi avvenimenti accaduti sulla Terra nel passato.
Il periodo più recente di campo magnetico debole, incluso un temporaneo scambio tra i poli nord e sud, iniziò 42.000 anni fa e durò circa 1.000 anni. Diversi importanti eventi evolutivi si verificarono in questo periodo, come la scomparsa dei Neanderthal in Europa e l’estinzione della fauna marsupiale, wombat giganti e canguri in Australia. Un evento evolutivo ancora più grande è l’origine degli animali multicellulari alla fine del periodo Ediacarano (da 565 milioni di anni fa). Registrata nei fossili dei Flinders Ranges del Sud Australia si è verificato dopo un periodo di 26 milioni di anni di campo magnetico debole o assente .
Allo stesso modo, la rapida evoluzione di diversi gruppi di animali nell’esplosione cambriana (circa 539 milioni di anni fa) è stata anche messa in relazione con il geomagnetismo e gli alti livelli di UV. Siamo solo agli inizi della comprensione del ruolo dell’attività solare e del campo magnetico terrestre nella storia della vita sul nostro pianeta.
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