Il campo magnetico globale della Terra è generato nel suo nucleo metallico, situato quasi 3.000 chilometri sotto la superficie del pianeta. Il campo esiste sulla Terra da almeno 3,5 miliardi di anni e offre indizi su come altri pianeti, stelle e corpi celesti possono essersi formati.
Quando gli scienziati affinano la loro comprensione di come funziona questo campo nella loro sonda in corso della storia planetaria, un’idea che usano per spiegare questo processo è la teoria della dinamo – l’idea che una grande dinamo, o generatore di campo magnetico, esiste all’interno del nucleo esterno della Terra, dove il ferro liquido si muove costantemente mentre il pianeta si raffredda. Questo movimento continuo crea correnti elettriche quando gli elettroni si muovono attraverso il liquido. Attraverso questo processo, l’energia del fluido in movimento viene convertita in un campo magnetico che può essere sostenuto per miliardi di anni.
Sapere che i corpi planetari come la Terra, la Luna, Marte e persino gli asteroidi hanno, o avevano una volta, un campo magnetico è fondamentale per capire la loro storia e la loro struttura interna. Questo perché la presenza di un campo magnetico all’interno di un corpo rivela che probabilmente ha anche formato un nucleo metallico che ha generato quel campo, secondo Benjamin Weiss, un professore associato nel dipartimento di terra, atmosfera e scienze planetarie. Tale campo è uno dei pochi modi per percepire a distanza un nucleo metallico sepolto così in profondità sotto la superficie di un corpo.
Se un frammento o una roccia da un corpo planetario è magnetizzato, questo suggerisce che il corpo ha sperimentato la fusione su larga scala in cui materiale più pesante affondato all’interno per formare un nucleo metallico e materiale più leggero galleggiato alla superficie per creare una crosta rocciosa. Questo processo dà a un pianeta la sua storia. “Altrimenti sarebbe un mucchio di polvere spaziale”, ha detto Weiss.
Determinare se un pianeta ha generato un campo magnetico in passato non è solo importante per dedurre la presenza di un nucleo, ma può anche essere importante per conoscere l’origine del corpo planetario e anche la storia dei cambiamenti climatici per quel corpo.
Per esempio, anche se oggi Marte non ha un campo magnetico generato da una dinamo del nucleo, Weiss e i suoi colleghi hanno identificato la magnetizzazione nelle rocce marziane, che indica che Marte aveva un forte campo globale miliardi di anni fa. Sembra che la scomparsa di questa prima dinamo abbia coinciso approssimativamente con la perdita della prima atmosfera spessa di Marte e la transizione da un clima caldo e umido alle attuali condizioni fredde e inospitali del pianeta.
Ma la comprensione della teoria della dinamo da parte degli scienziati è stata complicata dalle recenti scoperte di rocce magnetizzate dalla luna e da antichi meteoriti, così come un campo di dinamo attivo su Mercurio – luoghi che si pensava si fossero raffreddati troppo velocemente o fossero troppo piccoli per generare un campo magnetico autosostenuto. Si pensava che i corpi più piccoli non potessero avere dinamo perché si raffreddano più rapidamente e quindi è più probabile che abbiano nuclei metallici che non rimangono in forma liquida per molto tempo.
Nel 2008, un gruppo guidato dal MIT che includeva Weiss ha scoperto tracce magnetiche all’interno di pezzi di piccoli oggetti rocciosi chiamati planetesimi, che si ritiene abbiano sbattuto insieme per formare i pianeti rocciosi 4,5 miliardi di anni fa. In precedenza si pensava che i planetesimi fossero troppo piccoli per aver formato dei nuclei dinamici. Secondo Weiss, la scoperta suggerisce che sostenere un campo magnetico come quello della Terra potrebbe non richiedere un grande nucleo di raffreddamento che muove costantemente liquido e crea correnti, ma potrebbe anche essere in qualche modo generato dai nuclei di corpi più piccoli come i planetesimi – alcuni dei quali sono larghi solo 160 chilometri.
Gli scienziati avranno presto la possibilità di esplorare la relazione tra le dimensioni di un corpo e la sua capacità di avere una dinamo grazie alla sonda Dawn della NASA, che è stata lanciata nel settembre 2007 per studiare Cerere e Vesta, i due più grandi asteroidi della fascia degli asteroidi situata tra Marte e Giove. Dawn dovrebbe entrare in orbita intorno a Vesta nel 2011, e uno degli obiettivi principali della missione è quello di verificare se Vesta, che ha un diametro medio di 530 chilometri, ha un nucleo. Un gruppo di meteoriti magnetizzate note come meteoriti HED si pensa provengano da Vesta e potrebbero essere la prova di una prima dinamo del nucleo sull’asteroide.