La Terra è avvolta da uno scudo invisibile: il suo campo magnetico. Senza di esso il vento solare, il flusso di particelle che il Sole emette di continuo, investirebbe direttamente l'atmosfera. Da qualche anno sappiamo che questo scudo non è una barriera rigida. Quando viene colpito con forza, il suo confine esterno vibra come la pelle di un tamburo.
La magnetosfera, lo scudo della Terra
Il campo magnetico terrestre nasce nel nucleo esterno del pianeta, dove il ferro fuso in movimento genera correnti elettriche, come una gigantesca dinamo. Nello spazio questo campo crea una regione chiamata magnetosfera. Dal lato rivolto al Sole è schiacciata dalla pressione del vento solare e si estende per circa 60.000 chilometri; dal lato opposto si allunga in una lunga coda che supera l'orbita della Luna.
Il confine tra la magnetosfera e il vento solare si chiama magnetopausa. È lì che le particelle del Sole vengono deviate. Una parte riesce comunque a entrare, soprattutto vicino ai poli, dove produce le aurore boreali e australi. All'interno, altre particelle restano intrappolate nelle cosiddette fasce di Van Allen, due anelli di radiazione che circondano il pianeta.
Un tamburo nello spazio
Già negli anni Settanta alcuni fisici avevano ipotizzato che la magnetopausa potesse vibrare in modo simile a una membrana. Quando un impulso improvviso la colpisce, dovrebbero formarsi onde che corrono lungo la sua superficie verso i poli, dove vengono riflesse, creando un'onda stazionaria: esattamente come succede sulla pelle di un tamburo percosso da una bacchetta.
Per decenni, però, nessuno era riuscito a osservarlo. Il problema era la sovrapposizione di molti altri tipi di onde e oscillazioni nella magnetosfera, che rendevano difficile isolare il segnale giusto. La conferma è arrivata nel 2019, con uno studio pubblicato sulla rivista Nature Communications e guidato da ricercatori dell'Imperial College di Londra.
Come è stato osservato
Gli scienziati hanno usato i dati di THEMIS, una missione della NASA formata da cinque satelliti identici lanciati nel 2007 per studiare le tempeste magnetiche e le aurore. In un'occasione fortunata, i satelliti si trovavano allineati in posizioni diverse lungo la magnetopausa proprio quando questa fu colpita da un potente getto di plasma proveniente dal vento solare.
Grazie alle misure simultanee, i ricercatori hanno potuto vedere il confine della magnetosfera oscillare avanti e indietro con un periodo di alcuni minuti, e hanno confermato che il comportamento corrispondeva a quello previsto per una membrana vibrante. Le vibrazioni sono state registrate anche da stazioni a terra come variazioni del campo magnetico, e perfino le aurore mostravano cambiamenti coerenti con l'oscillazione.
Il "suono" di questo tamburo, ovviamente, non si può sentire: nello spazio non c'è aria per trasmetterlo e le frequenze sono bassissime, molto al di sotto dell'udito umano. Ma trasformando i dati in audio e accelerandoli si ottiene qualcosa di simile a un rimbombo.
Perché è importante
Capire come la magnetosfera reagisce agli urti del vento solare serve a prevedere meglio il cosiddetto meteo spaziale. Le tempeste geomagnetiche possono danneggiare i satelliti, disturbare il GPS e le comunicazioni radio, indurre correnti pericolose nelle reti elettriche. Nel marzo 1989 una tempesta provocò un blackout di nove ore in Québec.
Le vibrazioni della magnetopausa influenzano il modo in cui l'energia del vento solare viene trasferita all'interno della magnetosfera. Sapere che esiste questo modo di oscillare, e con quali frequenze, aiuta a costruire modelli più precisi dell'interazione tra Sole e Terra.
Un campo che cambia
Il campo magnetico terrestre non è stabile nemmeno sulla scala dei secoli. Il polo nord magnetico si sposta: negli ultimi decenni si è mosso dal Canada verso la Siberia a una velocità di decine di chilometri all'anno. L'intensità del campo è diminuita di circa il 9% negli ultimi due secoli, e nell'Atlantico meridionale esiste una zona dove è particolarmente debole, la cosiddetta anomalia del Sud Atlantico, in cui i satelliti subiscono più guasti.
Nella storia della Terra il campo si è anche invertito molte volte: il nord magnetico è diventato sud e viceversa. L'ultima inversione completa risale a circa 780.000 anni fa. Le rocce vulcaniche e i fondali oceanici conservano la traccia di queste inversioni, e proprio quella traccia è stata una delle prove decisive della tettonica delle placche.
Il magnetismo e gli esseri viventi
Molti animali usano il campo magnetico per orientarsi: uccelli migratori, tartarughe marine, salmoni e perfino alcuni batteri. Da qualche anno si studia se anche gli esseri umani abbiano una qualche sensibilità, come racconta l'esperimento descritto nell'articolo sul cervello umano e il campo magnetico terrestre.
La magnetosfera è anche uno dei motivi per cui la Terra ha conservato la sua atmosfera e i suoi oceani. Marte, che ha perso il suo campo magnetico globale miliardi di anni fa, è stato progressivamente spogliato di gran parte della sua aria, come mostrano le aurore marziane osservate dalla sonda Hope.
Per un'introduzione completa si può consultare la voce Magnetosfera su Wikipedia. Altri articoli sul nostro pianeta nello spazio si trovano nella sezione Astronomia.
