La Terra è costantemente bombardata da particelle cariche ad alta energia chiamate raggi cosmici. Normalmente siamo protetti da questo sbarramento dalla bolla magnetica terrestre, la magnetosfera. Ma cosa succede quando questo scudo si indebolisce? I raggi cosmici sono principalmente nuclei di idrogeno esplosi nello spazio da potenti eventi celesti come la morte in supernova di stelle massicce. Queste particelle incredibilmente energetiche vengono normalmente intercettate dalla magnetosfera, che ci protegge anche dalle forti radiazioni del Sole.
La magnetosfera, tuttavia, non è un'entità monolitica e immutabile. Non solo il nord magnetico "oscilla" leggermente allontanandosi dal "vero nord" geografico, ma l'intera magnetosfera occasionalmente "si ribalta". Ciò fa sì che il polo nord del campo diventi sud e viceversa, con l'intensità del campo che diminuisce durante il processo.
Oltre a questo, ci sono altri brevi periodi durante i quali i due poli magnetici della magnetosfera "scompaiono", per essere sostituiti da una moltitudine di poli magnetici. Durante questi periodi, chiamati "escursioni del campo magnetico", anche la forza dei poli magnetici si indebolisce, il che implica che in questi periodi il nostro pianeta è meno protetto dai raggi cosmici.
La domanda è: i periodi di bassa intensità della magnetosfera sono correlati anche a grandi sconvolgimenti nella biosfera terrestre, l'intera zona del nostro pianeta su cui esiste la vita, che va dalle cime delle montagne alle più profonde fosse oceaniche?
"Comprendere questi eventi estremi è importante per il loro verificarsi in futuro, per le previsioni climatiche spaziali e per valutare gli effetti sull'ambiente e sul sistema Terra", ha detto Sanja Panovska, scienziata presso il GFZ Potsdam in Germania.
Bombardamenti di raggi cosmici
Per determinare i periodi durante i quali la Terra ha subito un bombardamento di raggi cosmici più intenso del solito, gli scienziati possono misurare l'abbondanza di diversi isotopi. Queste sono varianti di un elemento che hanno un numero diverso di neutroni nei loro nuclei atomici.
Quando i raggi cosmici colpiscono le particelle nell'atmosfera terrestre, creano piogge di isotopi chiamati "radionuclidi cosmogenici" che piovono sulla superficie del nostro pianeta. Questi si accumulano nel tempo nei sedimenti, che gli scienziati possono studiare dopo averli recuperati dal fondo del mare e nelle carote di ghiaccio perforate da regioni come l'Antartide e la Groenlandia.
Un esempio ben studiato di escursione del campo magnetico è l'escursione di Laschamps, avvenuta circa 41.000 anni fa. Panovska ha studiato la relazione tra l'intensità della magnetosfera terrestre e la concentrazione di radionuclidi cosmogenici come il berillio-10 durante questo evento. Ha scoperto che il tasso medio di produzione del berillio-10 è raddoppiato rispetto al tasso con cui questo radionuclide cosmogenico viene generato oggi dal bombardamento dei raggi cosmici. Ciò indica un'intensità della magnetosfera molto bassa durante l'escursione di Laschamps, che porta a un numero molto maggiore di raggi cosmici che raggiungono l'atmosfera terrestre e creano sciami di particelle secondarie.
Panovska ha utilizzato queste misurazioni per ricostruire la magnetosfera terrestre, scoprendo che essa si è ridotta durante questo evento quando la sua forza è diminuita. La scienziata spera che questa ricostruzione aiuterà lei e colleghi a ottenere maggiori informazioni dai radionuclidi cosmogenici e dai bombardamenti di raggi cosmici.
Panovska ha presentato i risultati sui raggi cosmici all'Assemblea generale 2024 della European Geosciences Union (EGU) venerdì 19 aprile.