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Internal Dynamics and Magnetic field generation in rocky bodies: planets and large moons in the solar system

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L’origine profonda dei campi magnetici in pianeti e lune

L’idea di un viaggio al centro della Terra fa ancora balenare alla mente scenari relegati al regno della fantascienza, eppure la comprensione dei fattori responsabili del campo magnetico al suo interno potrebbe fornire nuovi indizi su cosa l’abbia trasformata in un pianeta abitabile: un progetto finanziato dall’UE si è occupato proprio di questo.

Spazio

Il progetto InDyMag (Internal Dynamics and Magnetic field generation in rocky bodies: planets and large moons in the solar system) si propone di svelare i misteri dei campi magnetici in lune e pianeti rocciosi. Intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, sta contribuendo a fare luce sulla modalità di formazione di tali campi e sulla loro possibile evoluzione nel corso del tempo. Per approfondire le conoscenze su questi processi, il gruppo coinvolto nel progetto sta svolgendo un confronto tra modelli matematici e prove di campi magnetici nei pianeti del sistema solare interno.

Alimentare la dinamo terrestre

Tutti i principali corpi rocciosi del nostro sistema solare, tra cui i quattro pianeti rocciosi e diverse lune, hanno dimostrato di avere generato magnetismo a un certo punto della propria esistenza. I ricercatori si sono soffermati sull’analisi della cristallizzazione dei nuclei dei pianeti, essendo una delle principali forze trainanti dei campi magnetici. Tale fenomeno si verifica quando gli elementi metallici come il ferro si raffreddano a temperature inferiori al proprio punto di congelamento. A causa degli effetti della pressione, si presume che ciò avvenga nella maggior parte dei nuclei in posizione centrale. Nel caso della Terra, ad esempio, il risultato è un nucleo interno di ferro solido rivestito da un nucleo esterno fluido di ferro liquido. «La cristallizzazione del ferro e di altri elementi lascia il nucleo liquido privo di elementi pesanti, rendendolo più leggero rispetto alle parti circostanti e producendo flussi simili a quelli dell’acqua in una pentola riscaldata. Poiché il nucleo esterno è principalmente costituito da un fluido elettricamente conduttivo, i movimenti danno origine a un campo elettrico e, successivamente, a un campo magnetico. Tale meccanismo è noto con il nome di geodinamo», spiega Benoit Langlais, direttore della ricerca presso il laboratorio di planetologia e geodinamica, un’unita di ricerca congiunta del CNRS, dell’Università di Nantes e dell’Università di Angers, che ospita il progetto. Il gruppo ha riscontrato la probabile sopravvalutazione degli effetti della cristallizzazione sulla generazione della dinamo. «Nel caso di nuclei di piccole dimensioni come quello della Luna o di nuclei che si congelano molto velocemente, potremmo ottenere nuclei morbidi, un po’ come una spugna intrisa d’acqua», afferma Marine Lasbleis, borsista del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie e principale ricercatrice del progetto InDyMag. «Un tale nucleo interno poroso può intrappolare liquidi, impedendo che si miscelino efficacemente con il nucleo esterno liquido.» Pur sapendo che la cristallizzazione svolge un ruolo rilevante nella generazione dell’attuale campo magnetico terrestre, rimane l’interrogativo fondamentale di cosa sia successo prima che il nucleo interno iniziasse a cristallizzarsi. «Alcune prove relative alla presenza di un campo magnetico terrestre risalgono all’Archeano, miliardi di anni prima del periodo di formazione stimato del nucleo interno», osserva Langlais. Il gruppo del progetto InDyMag sta collaborando con ricercatori in Francia, Germania, Regno Unito e Stati Uniti per acquisire maggiori conoscenze riguardo a queste dinamiche di antica data.

Verifica dell’abitabilità

I risultati ottenuti da InDyMag potrebbero inoltre fornire informazioni ad attività di ricerca future incentrate sullo studio del legame tra l’esistenza di un campo magnetico e la comparsa di ambienti abitabili. «La presenza di un campo magnetico è stato proposto come un modo per verificare l’abitabilità di un determinato pianeta», afferma Lasbleis. L’abitabilità di un corpo celeste dipende da numerosi aspetti diversi, tra cui, ad esempio, la temperatura sulla superficie, la composizione dell’atmosfera e la presenza di acqua, aggiunge. Questi aspetti sono condizionati sia da fattori esterni, tra cui l’irradiamento solare, che da dinamiche interne, quale il vulcanismo che, a sua volta, è direttamente legato al magnetismo.

Parole chiave

InDyMag, campo magnetico, pianeta, luna, corpi rocciosi, cristallizzazione, nucleo interno, nucleo esterno, nucleo liquido, geodinamo, abitabilità

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