A proposito di campo geomagnetico

di Patrizia Esposito

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Ipotizziamo di dover misurare la temperatura del nostro corpo: fa differenza se mettiamo il termometro direttamente a contatto con la pelle o se lo appoggiamo sopra i vestiti? Lasciamo per un momento la domanda in sospeso e parliamo di una particolare categoria di inquinanti organici, i cosiddetti POPs (Persistent Organic Pollutants).

Fig.1: Tossicità di alcuni POPs. Note: A.C. altamente cancerogeno, C.U. cancerogeni per l’uomo, P.C. probabile cancerogeno, I.S. insufficienza sperimentale.

Si tratta di pesticidi (aldrin, DDT, eptacloro), prodotti industriali (PCB) e sottoprodotti non desiderati di certi processi (diossine e furani), regolamentati (poco efficacemente?) nel loro utilizzo e smaltimento dalla Convenzione di Stoccolma del 2001 e sul banco degli imputati con l’accusa di essere sostanze altamente tossiche per l’ambiente e per l’uomo (figura 1) e responsabili del cambiamento climatico. Le peculiari caratteristiche chimico-fisiche dei POPs li rendono, infatti, persistenti (figura 2) ,bioaccumulabili e trasportabili su lunghe distanze.

Fig.2: Tempo di semivita (tempo necessario affinché la concentrazione di una determinata sostanza si dimezzi) di alcuni POPs nei diversi compartimenti ambientali.

La proprietà per la quale questi composti si legano ai tessuti adiposi dei vertebrati si chiama lipofilicità e fa sì che questi inquinanti entrino nelle catene alimentari. Mentre è nota come effetto grass-hopper (figura 3) la modalità di trasporto su lunghe distanze, dovuta a determinati valori della tensione di vapore, della costante della legge di Henry e del coefficiente di partizione ottanolo-aria, e che consiste nell’evaporazione di questi composti dall’acqua e dal suolo, nel trasporto in atmosfera e nella loro deposizione su superfici acquatiche e terrestri. In pratica i POPs, nelle zone tropicali e temperate evaporano, subiscono un trasporto atmosferico che segue l’andamento dei meridiani terrestri, condensano nelle zone fredde come i poli e le grandi catene montuose e si accumulano nei vari compartimenti ambientali. Ecco perché si ritrovano in alte concentrazioni in zone lontane da quelle di produzione.

Fig.3: Effetto Grass-Hopper

Sic stantibus rebus, i POPs rivestono il nostro pianeta come una pellicola e sono riconosciuti come una concausa dell’effetto serra. E se, oltre ad avere un’influenza sul clima globale, avessero una qualche interazione con il campo magnetico terrestre? Di preciso: le misurazioni del campo geomagnetico avrebbero gli stessi valori se non ci fossero i POPs? La risposta alla domanda iniziale è abbastanza palese: non è lo stesso appoggiare il termometro sui vestiti o direttamente sulla pelle. La risoluzione del quesito finale invece non è altrettanto immediata. Ma è lecito pensare che le misurazioni del campo magnetico possano essere alterate dalla presenza ubiquitaria di questi composti e che l’indebolimento del campo stesso (del quale si continua a parlare e sparlare) sia solo apparente.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Tutti i movimenti della Terra

Proprio ieri, una nostra cara lettrice ci ha fatto una domanda molto interessante nella sezione:

– Hai domande o dubbi?

Come potete leggere, si chiede se esiste una correlazione tra i moti della Terra e l’insorgere di ere di glaciazione sul nostro pianeta. Rispondendo a questa domanda, mi sono reso conto come, molto spesso, e non è certamente il caso della nostra lettrice, le persone conoscano solo i moti principali di rotazione e rivoluzione. A questo punto, credo sia interessante capire meglio tutti i movimenti che il nostro pianeta compie nel tempo anche per avere un quadro più completo del moto dei pianeti nel Sistema Solare. Questa risposta, ovviamente, ci permetterà di rispondere, anche in questa sede, alla domanda iniziale che è stata posta.

Dunque, andiamo con ordine, come è noto la Terra si muove intorno al Sole su un’orbita ellittica in cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Questo non sono io a dirlo, bensì questa frase rappresenta quella che è nota come I legge di Keplero. Non starò qui ad annoiarvi con tutte le leggi, ma ci basta sapere che Keplero fu il primo a descrivere cinematicamente il moto dei pianeti intorno ad un corpo più massivo. Cosa significa “cinematicamente”? Semplice, si tratta di una descrizione completa del moto senza prendere in considerazione il perché il moto avviene. Come sapete, l’orbita è ellittica perché è la legge di Gravitazione Universale a spiegare la tipologia e l’intensità delle forze che avvengono. Bene, detto molto semplicemente, Keplero ci spiega l’orbita e come il moto si evolverà nel tempo, Newton attraverso la sua legge di gravitazione ci dice il perché il fenomeno avviene in questo modo (spiegazione dinamica).

Detto questo, se nel nostro Sistema Solare ci fossero soltanto il Sole e la Terra, quest’ultima si limiterebbe a percorrere la sua orbita ellittica intorno al Sole, moto di rivoluzione, mentre gira contemporaneamente intorno al suo asse, moto di rotazione. Come sappiamo bene, il primo moto è responsabile dell’alternanza delle stagioni, mentre la rotazione è responsabile del ciclo giorno-notte.

Purtroppo, ed è un eufemismo, la Terra non è l’unico pianeta a ruotare intorno al Sole ma ce ne sono altri, vicini, lontani e più o meno massivi, oltre ovviamente alla Luna, che per quanto piccola è molto vicina alla Terra, che “disturbano” questo moto molto ordinato.

Perche questo? Semplice, come anticipato, e come noto, due masse poste ad una certa distanza, esercitano mutamente una forza di attrazione, detta appunto gravitazionale, direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In altri termini, più i corpi sono massivi, maggiore è la loro attrazione. Più i corpi sono distanti, minore sarà la forza che tende ad avvicinarli. Ora, questo è vero ovviamente per il sistema Terra-Sole ma è altresì vero per ogni coppia di corpi nel nostro Sistema Solare. Se Terra e Sole si attraggono, lo stesso fanno la Terra con la Luna, Marte con Giove, Giove con il Sole, e via dicendo. Come è facile capire, la componente principale delle forze è quella offerta dal Sole sul pianeta, ma tutte queste altre “spintarelle” danno dei contributi minori che influenzano “in qualche modo” il moto di qualsiasi corpo. Bene, questo “in qualche modo” è proprio l’argomento che stiamo affrontando ora, cioè i moti minori, ad esempio, della Terra nel tempo.

Dunque, abbiamo già parlato dei notissimi moti di rotazione e di rivoluzione. Uno dei moti che invece è divenuto famoso grazie, o forse purtroppo, al 2012 è quello di precessione degli equinozi, di cui abbiamo già parlato in questo articolo:

– Nexus 2012: bomba a orologeria

Come sapete, l’asse della Terra, cioè la linea immaginaria che congiunge i poli geografici ed intorno al quale avviene il moto di rotazione, è inclinato rispetto al piano dell’orbita. Nel tempo, questo asse non rimane fisso, ma descrive un doppio cono come mostrato in questa figura:

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Il moto dell’asse è appunto detto di “precessione degli equinozi”. Si tratta di un moto a più lungo periodo dal momento che per compiere un intero giro occorrono circa 25800 anni. A cosa è dovuto il moto di precessione? In realtà, si tratta del risultato di un duplice effetto: l’attrazione gravitazionale da parte della Luna e il fatto che il nostro pianeta non è perfettamente sferico. Perché si chiama moto di precessione degli equinozi? Se prendiamo la linea degli equinozi, cioè quella linea immaginaria che congiunge i punti dell’orbita in cui avvengono i due equinozi, a causa di questo moto questa linea si sposterà in senso orario appunto facendo “precedere” anno dopo anno gli equinozi. Sempre a causa di questo moto, cambia la costellazione visibile il giorno degli equinozi e questo effetto ha portato alla speculazione delle “ere new age” e al famoso “inizio dell’era dell’acquario” di cui, sempre in ambito 2012, abbiamo già sentito parlare.

Sempre prendendo come riferimento la figura precedente, notiamo che c’è un altro moto visibile. Percorrendo il cono infatti, l’asse della Terra oscilla su e giù come in un moto sinusoidale. Questo è noto come moto di “nutazione”. Perché avviene questo moto? Oltre all’interazione della Luna, molto vicina alla Terra, anche il Sole gioca un ruolo importante in questo moto che proprio grazie alla variazione di posizione relativa del sistema Terra-Luna-Sole determina un moto di precessione non regolare nel tempo. In questo caso, il periodo della nutazione, cioè il tempo impiegato per per compiere un periodo di sinusoide, è di circa 18,6 anni.

Andando avanti, come accennato in precedenza, la presenza degli altri pianeti nel Sistema Solare apporta dei disturbi alla Terra, così come per gli altri pianeti, durante la sua orbita. Un altro moto da prendere in considerazione è la cosiddetta “precessione anomalistica”. Di cosa si tratta? Abbiamo detto che la Terra compie un’orbita ellittica intorno al Sole che occupa uno dei fuochi. In astronomia, si chiama “apside” il punto di massima o minima distanza del corpo che ruota da quello intorno al quale sta ruotando, nel nostro caso il Sole. Se ora immaginiamo di metterci nello spazio e di osservare nel tempo il moto della Terra, vedremo che la linea che congiunge gli apsidi non rimane ferma nel tempo ma a sua volta ruota. La figura seguente ci può aiutare meglio a visualizzare questo effetto:

Moto di precessione anomalistica

Nel caso specifico di pianeti che ruotano intorno al Sole, questo moto è anche chiamato di “precessione del perielio”. Poiché il perielio rappresenta il punto di massimo avvicinamento di un corpo dal Sole, il perché di questo nome è evidente. A cosa è dovuta la precessioni anomalistica? Come anticipato, questo moto è proprio causato dalle interazioni gravitazionali, sempre presenti anche se con minore intensità rispetto a quelle del Sole, dovute agli altri pianeti. Nel caso della Terra, ed in particolare del nostro Sistema Solare, la componente principale che da luogo alla precessione degli apsidi è l’attrazione gravitazionale provocata da Giove.

Detto questo, per affrontare il prossimo moto millenario, torniamo a parlare di asse terrestre. Come visto studiando la precessione e la nutazione, l’asse terrestre descrive un cono nel tempo (precessione) oscillando (nutazione). A questo livello però, rispetto al piano dell’orbita, l’inclinazione dell’asse rimane costante nel tempo. Secondo voi, con tutte queste interazioni e questi effetti, l’inclinazione dell’asse potrebbe rimanere costante? Assolutamente no. Sempre a causa dell’interazione gravitazionale, Sole e Luna principalmente nel nostro caso, l’asse della Terra presenta una sorta di oscillazione variando da un massimo di 24.5 gradi ad un minimo di 22.1 gradi. Anche questo movimento avviene molto lentamente e ha un periodo di circa 41000 anni. Cosa comporta questo moto? Se ci pensiamo, proprio a causa dell’inclinazione dell’asse, durante il suo moto, uno degli emisferi della Terra sarà più vicino al Sole in un punto e più lontano nel punto opposto dell’orbita. Questo contribuisce notevolmente alle stagioni. L’emisfero più vicino avrà più ore di luce e meno di buio oltre ad avere un’inclinazione diversa per i raggi solari che lo colpiscono. Come è evidente, insieme alla distanza relativa della Terra dal Sole, la variazione dell’asse contribuisce in modo determinante all’alternanza estate-inverno. La variazione dell’angolo di inclinazione dell’asse può dunque, con periodi lunghi, influire sull’intensità delle stagioni.

Finito qui? Non ancora. Come detto e ridetto, la Terra si muove su un orbita ellittica intorno al Sole. Uno dei parametri matematici che si usa per descrivere un’ellisse è l’eccentricità, cioè una stima, detto molto semplicemente, dello schiacciamento dell’ellisse rispetto alla circonferenza. Che significa? Senza richiamare formule, e per non appesantire il discorso, immaginate di avere una circonferenza. Se adesso “stirate” la circonferenza prendendo due punti simmetrici ottenete un’ellisse. Bene, l’eccentricità rappresenta proprio una stima di quanto avete tirato la circonferenza. Ovviamente, eccentricità zero significa avere una circonferenza. Più è alta l’eccentricità, maggiore sarà l’allungamento dell’ellisse.

Tornando alla Terra, poiché l’orbita è un’ellisse, possiamo descrivere la sua forma utilizzando l’eccentricità. Questo valore però non è costante nel tempo, ma oscilla tra un massimo e un minimo che, per essere precisi, valgono 0,0018 e 0,06. Semplificando molto il discorso, nel tempo l’orbita della Terra oscilla tra qualcosa più o meno simile ad una circonferenza. Anche in questo caso, si tratta di moti millenari a lungo periodo ed infatti il moto di variazione dell’eccentricità (massimo-minimo-massimo) avviene in circa 92000 anni. Cosa comporta questo? Beh, se teniamo conto che il Sole occupa uno dei fuochi e questi coincidono nella circonferenza con il centro, ci rendiamo subito conto che a causa di questa variazione, la distanza Terra-Sole, e dunque l’irraggiamento, varia nel tempo seguendo questo movimento.

A questo punto, abbiamo analizzato tutti i movimenti principali che la Terra compie nel tempo. Per affrontare questo discorso, siamo partiti dalla domanda iniziale che riguardava l’ipotetica connessione tra periodi di glaciazione sulla Terra e i moti a lungo periodo. Come sappiamo, nel corso delle ere geologiche si sono susseguiti diversi periodi di glaciazione sul nostro pianeta, che hanno portato allo scioglimento dei ghiacci perenni e all’innalzamento del livello dei mari. Studiando i reperti e la quantità di CO2 negli strati di ghiaccio, si può notare una certa regolarità dei periodi di glaciazione, indicati anche nella pagina specifica di wikipedia:

– Wiki, cronologia delle glaciazioni

Come è facile pensare, molto probabilmente ci sarà una correlazione tra i diversi movimenti della Terra e l’arrivo di periodi di glaciazione più o meno intensi, effetto noto come “Cicli di Milanković”. Perché dico “probabilmente”? Come visto nell’articolo, i movimenti in questione sono diversi e con periodi più o meno lunghi. In questo contesto, è difficile identificare con precisione il singolo contributo ma quello che si osserva è una sovrapposizione degli effetti che producono eventi più o meno intensi.

Se confrontiamo i moti appena studiati con l’alternanza delle glaciazioni, otteniamo un grafico di questo tipo:

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Come si vede, è possibile identificare una certa regolarità negli eventi ma, quando sovrapponiamo effetti con periodi molto lunghi e diversi, otteniamo sistematicamente qualcosa con periodo ancora più lungo. Effetto dovuto proprio alle diverse configurazioni temporali che si possono ottenere. Ora, cercare di trovare un modello matematico che prenda nell’insieme tutti i moti e li correli con le variazioni climatiche non è cosa banale e, anche se sembra strano da pensare, gli eventi che abbiamo non rappresentano un campione significativo sul quale ragionare statisticamente. Detto questo, e per rispondere alla domanda iniziale, c’è una relazione tra i movimenti della Terra e le variazioni climatiche ma un modello preciso che tenga conto di ogni causa e la pesi in modo adeguato in relazione alle altre, non è ancora stato definito. Questo ovviamente non esclude in futuro di poter avere una teoria formalizzata basata anche su future osservazioni e sull’incremento della precisione di quello che già conosciamo.

 

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SWARM e la diminuzione del campo geomagnetico

Nella solita sezione:

– Hai domande o dubbi?

Ormai divenuta punto di riferimento per i frequentatori di questo blog, è stata posta una domanda davvero molto interessante e che credo meriti un maggiore approfondimento attraverso un apposito articolo. La domanda in questione è relativa alla missione dell’ESA SWARM e che ha il compito di monitorare e misurare con una precisione mai raggiunta prima la struttura del campo magnetico terrestre. Per dirla tutta, la domanda iniziale puntava il dito anche contro una serie di articoli apparsi in rete, alcuni anche di note riviste considerate tutt’altro che catastrofiche, leggasi Focus, che forse si sono lasciate prendere un po’ la mano nei toni con affermazioni, lasciatemi dire, un po’ troppo esagerate.

Detto questo, cerchiamo di andare con ordine e capire meglio di cosa si sta parlando.

In diversi articoli ci siamo già occupati di campo magnetico terrestre dal momento che questo, ed in particolare la sua inversione, rappresentano da sempre un argomento molto in voga in chi vorrebbe far credere che qualcosa di grave stia accadendo alla nostra terra. Ecco alcuni esempi:

– Inversione dei poli terrestri

– La terza fascia di Van Allen

Come visto, il campo magnetico terreste offre una naturale protezione per la biosfera contro le radiazioni emesse dal nostro Sole. Queste, convogliate dalle linee di campo, vengono deviate e non riescono a penetrare direttamente nella nostra atmosfera. Questo, ad eccezione di alcuni punti specifici come ad esempio i poli, dove l’ingresso delle particelle e la loro seguente interazione con le molecole presenti in atmosfera da luogo allo splendido fenomeno naturale delle aurore.

Ora, come visto diverse volte, molto spesso vengono diffuse teorie secondo le quali il campo magnetico terrestre sia in procinto di invertirsi o, peggio ancora, di scomparire del tutto. E’ possibile questo? Per quanto riguarda l’inversione, assolutamente si. In diversi articoli abbiamo parlato di ciclo solare:

– Evidenze dal Sole?

– Le macchie solari AR1504

– Gli effetti di AR1504

– Sole: quanta confusione!

– Inversione dei poli terrestri

– Nuova minaccia il 22 Settembre?

– Come seguire il ciclo solare

– Curiosita’ sui cicli solari

– Possiamo scegliere tra era glaciale o desertificazione

– Tempesta solare e problemi ai telefoni?

Come visto, il nostro Sole è solito invertire il verso dei suoi poli magnetici ogni 11 anni, in concomitanza con quelli che siamo soliti chiamare cicli solari. Per la nostra Terra invece, sempre caratterizzata da un campo magnetico dipolare, siamo soliti pensare che i suoi poli siano fissi nella loro posizione, polo nord magnetico verso nord terrestre e viceversa per il sud.

E’ possibile che i poli magnetici della Terra si invertano? Assolutamente si. Anzi, per dirla tutta, questo è già successo diverse volte nella storia geologica del nostro pianeta. Come si vede questo? Esiste una specifica branca della geofisica che si chiama paleomagnetismo. In questa disciplina, come visto negli articoli precedenti, si studia il verso del campo magnetico terrestre analizzando la disposizione magnetica delle rocce sedimentarie. Come è evidente, durante la loro formazione, i nuclei magnetici presenti si orientano secondo la direzione del campo terrestre e poi, una volta raffreddate, restano congelate in questa posizione.

Detto questo, torniamo invece a parlare di SWARM. Come anticipato, si tratta di una missione dell’ESA lanciata alla fine dell’anno scorso e che ora sta cominciando a dare i primi dati. L’intera missione è costituita da una costellazione di 3 satelliti che hanno lo scopo di mappare intensità, forma e andamento del campo magnetico, eliminando tutte le sorgenti esterne tra cui, ovviamente, quella solare. Solo pochi giorni fa, sono stati presentati i primi risultati della missione che hanno mostrato una sensibilità mai raggiunta prima per le misure di campo. Come potete immaginare, lo scopo della missione è quello di monitorare e capire a fondo il campo magnetico terrestre e, anche, vedere variazioni significative della sua forma. Queste, ovviamente, legate anche allo studio di una ipotetica inversione dei poli.

Bene, detto questo, i dati della missione hanno per il momento confermato quello che già si sapeva. Questo solo per rimanere nella parte interessante per rispondere alla domanda iniziale. Come visto anche nei nostri articoli precedenti, il polo nord magnetico è in lento e costante movimento e dovrebbe arrivare, nel giro di una cinquantina di anni, in Siberia. Questa foto, già utilizzata anche in precedenza, aiuta a visualizzare la posizione dei nord magnetico:

Posizione del polo nord magnetico nel corso degli anni

Ovviamente, ho parlato di “parte interessante per la domanda iniziale” dal momento che gli scopi della missione SWARM non sono solo quelli di vedere se il campo si sta invertendo o meno, ma di studiare moltissimi parametri legati al magnetismo del nostro pianeta.

Cosa si evince dunque dai dati preliminari della missione? Semplice, che il campo magnetico è in movimento e che i poli si stanno spostando. Questo significa che è in atto un’inversione del campo? Molto probabilmente no. Se prendiamo come riferimento il nostro Sole, la fase di transizione tra una configurazione e l’altra è estremamente complessa con un campo che non appare più semplicemente dipolare.

Linee di campo magnetico solare prima e durante l’inversione dei poli

Per dirla tutta, esistono anche teorie che prevedono un lento e continuo movimento dei poli magnetici terrestri fino alla completa inversione. Anche in questo caso però, il processo durerebbe non meno di 5000-10000 anni.

Bene, alla luce di quanto detto, provate ora a leggere questo articolo:

– Articolo focus SWARM

Come vedete, in alcuni tratti il catastrofismo sembra imperante. Ripeto, l’inversione del campo magnetico terrestre è possibile, il polo nord si sta spostando ed in passato sono già avvenute inversioni di campo. C’è da preoccuparsi? Da quanto detto, direi proprio di no! Sicuramente i dati raccolti da SWARM aiuteranno a comprendere meglio il campo magnetico terrestre e forniranno moltissimo materiale su cui lavorare. Da qui a parlare di inversione dei poli in corso, direi che c’è una notevole differenza.

 

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Europa: oceani, acqua e …. (forse) vita

Diverse volte abbiamo parlato di esplorazione spaziale e altrettante siamo poi finiti a discutere dell’esistenza o meno di forme di vita al di fuori del nostro pianeta. Come e’ noto, uno degli aspetti senza dubbio piu’ interessanti e sentiti, anche dai non addetti ai lavori, e’ la possibilita’ che la vita si sia sviluppata anche su altri pianeti.

Personalmente, come detto tante volte, non sono assolutamente chiuso all’idea che la vita si possa essere sviluppata da qualche altra parte ma ogni qual volta si affrontano discorsi di questo tipo, si deve sempre prestare la massima attenzione nel mantenere un approccio scientifico al problema, senza finire, come avviene molto spesso in rete, a discutere di improbabili quanto assurdi avvistamenti di dischi volanti o alieni fotografati in qualche bosco sperduto.

Di queste tematiche abbiamo parlato in diversi articoli. Dapprima sotto il profilo puramnete scientifico-biologico:

– Il segnale WOW!

– Messaggio alieno nelle aurore?

poi discutendo invece dove cercare questa vita, introducendo il discorso degli esopianeti e della loro scoperta al di fuori del nostro Sistema Solare:

– A caccia di vita sugli Esopianeti

– Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

– Esopianeti che non dovrebbero esserci

– Ancora sugli Esopianet

In particolare, tutto il discorso degli esopianeti riguarda principalmente l’identificazione di corpi orbitanti intorno a qualche stella e che si trovano in una zona potenzialmnete adatta allo sviluppo della vita. Come discusso varie volte negli articoli precedenti, la definizione di questi parametri impone una discussione di diversi fattori, non solo legati all’irraggiamento da parte della stella centrale e dunque della posizione orbitale del pianeta stesso.

Detto questo, questa volta vorrei parlare della ricerca di vita non al di fuori del nostro Sistema Solare, bensi’ al suo interno, molto piu’ vicino di quanto si possa pensare. Molti di voi, conosceranno sicuramente Europa, uno dei satelliti orbitanti intorno a Giove e che, da diverso tempo ormai, e’ visto come un possibile candidato ad ospitare forme di vita non sulla superficie, bensi’ al suo interno.

Visto da fuori, Europa si presente come un corpo estremamente inospitale:

Il satellite di Giove Europa

La scoperta di Europa risale addirittura la 1610, quando Galileo riusci’ ad osservarlo, insieme ad altre lune di Giove, con l’ausilio del suo telescopio appena inventato. La superficie di Europa appare praticamente liscia e priva di criteri da impatto. Le osservazioni fatte a partire dal 1995 dalla sonda Galileo hanno evidenziato la presenza di una spessa crosta fatta di ghiaccio, molto simile al pack presente sui mari polari della Terra.

Come anticipato, in superficie, l’ambiente offerto da Europa non e’ assolutamente dei migliori. La temperatura superficiale si aggira intorno ai -150 gradi centigradi con un irragiamento da parte del Sole che e’ circa 1/25 di quello che arriva sulla Terra. Vicino ai poli geografici del satellite, la situazione e’ ancora peggiore con temperature che scendono fino a -230 gradi.

Perche’ su una luna di questo tipo ci potrebbe essere la vita?

Le osservazioni fatte nel corso degli anni dai vari satelliti che hanno sorvolato Europa hanno mostrato alcuni aspetti del pianeta che potrebbero essere compatibili con una struttura interna del tutto diversa da quella che vediamo dall’esterno. Il modellamento della superficie potrebbe infatti essere dovuto a moti mareali innescati dal vicino e massivo Giove su un enorme volume di acqua liquida, o ghiaccio conduttivo, contenuta all’interno di Europa. Questa immagine mostra molto bene le due ipotesi sulla struttura interna:

Possibili modelli per la struttura interna di Europa

Oltre a queste considerazioni, le misure sul magnetismo del sistema Giove-Europa hanno evidenziato la presenza di un lieve campo magnetico sul satellite e di materiale conduttivo all’interno. Basta? Niente affatto, Europa presenta anche una lieve atmosfera propria con la presenza di ossigeno prodotto dalla dissociazione dell’acqua degli strati superficiali di ghiaccio. Poi? Nel 2013 il telescopio Hubble ha mostrato enormi geyser di vapore acqueo che fuoriescono dalle zone polari di Europa e che si elevano fino a 200 Km di altezza. Anche in questo caso, anche se da confermare ovviamente, il vapore acqueo potrebbe arrivare direttamente dall’interno del satellite spinto dall’attivita’ vulcanica, interna anche in questo caso.

Ragioniamo un attimo insieme: abbiamo una serie di evidenze che ci spingono a pensare che la superficie di Europa possa essere uno strato di ghiaccio contenente al suo interno un enorme oceano di acqua liquida. Alcune domande banali: quanto e’ spesso questo strato di ghiaccio? Come avrebbe fatto la vita a formarsi in un ambiente cosi’ ostile e, soprattutto, senza un sufficiente irraggiamento da parte del sole?

Domande ovviamente lecite e su cui e’ doveroso ragionare.

Per quanto riguarda lo spessore di ghiaccio, studiando la morfologia del pianeta, il suo moto e altri parametri chimico-fisici, si suppone che questo strato possa essere spesso circa 20 Km. Inoltre, le proprieta’ magnetiche di Europa potrebbero essere compatibili con un oceano di acqua addirittura salata, proprio come quella che riempie gli oceani della nostra Terra. Certo, uno spessore di 20 Km non e’ trascurabile e proprio questo aspetto rappresenta una delle difficolta’ principali per la probabile esplorazione e la ricerca di vita su Europa. Ma, come vedremo, le soluzioni tecnologiche potrebbe esserci.

L’altra domanda che ci siamo posti e’ invece legata alla possibilita’ che ci sia vita in questo immenso oceano sotterraneo. Per prima cosa, vi ricordo un argomento discusso qualche tempo fa su questo blog:

– I misteri del lago Vostok

– Lago Vostok, c’e’ vita?

Come ricorderete, anche nelle profondita’ di questo lago polare si ipotizza possa essere presente la vita, sviluppata in un ambiente apparentemente ostile e completamente isolato dalla superficie. Oltre a questo, nell’mmaginario comune, la moltitudine di forme di vita che si sviluppano nei nostri mari sono possibili grazie unicamente all’energia dei raggi solari che penetrano fino a profondita’ molto elevate. Se mettiamo un “tappo” di 20 Km su questo oceano e per di piu’ all’esterno abbiamo un irraggiamento proveniente dal sole gia’ notevolmente inferiore a causa della distanza Europa-Sole, come possiamo pensare che ci possano essere le condizioni per la vita?

Anche a questa domanda abbiamo una risposta che viene direttamente da quello che abbiamo potuto osservare sul nostro pianeta. Vi mostro una foto:

Fumarola Nera

Di cosa si tratta? Quella che vedete e’ una cosiddetta “fumarola nera”, cioe’ un punto da cui fuoriescono gas provenienti dalle profondita’ della terra. Gas come idrogeno e acido solfidrico che, a causa della presenza di una forte attivita’ vulcanica su Europa, potrebbero essere presenti anche nell’oceano che vogliamo studiare. Di che tipo di forme di vita parliamo? Nel 1977, durante una missione esplorativa nelle Galapagos, venero scoperte colonie di vermi tubo, vongole, crostacei e mitili proprio intorno ad una fumarola nera in un punto in cui la luce del Sole non poteva assolutamente arrivare. Queste forme di vita, dunque non solo batteriche, si sviluppano grazie alla cosiddetta “chemiosintesi batterica”. In questo caso, al contrario della fotosintesi in cui si usa l’energia solare per ricavare energia, il processo sfrutta processi inorganici ad alta entalpia per formare sostanze organiche come, ad esempio, il glucosio. Detto questo, capite bene come la ricerca di vita su Europa potrebbe non essere assolutamente un azzardo, bensi’ una missione in grado di portare risultati.

Bene, a questo punto abbiamo capito dove poter cercare la vita, come potrebbe essersi sviluppata ma manca da capire se esistono i mezzi e la volonta’ per una missione di questo tipo. Senza tanti giri di parole, vi riporto un link sicuramente interessante il “President budget” per il Fiscal Year 2015:

– President Budget, FY15

Per la prima volta, l’esplorazione su Europa e’ stata inserita nei finanziamenti della NASA per dare avvio a quella che viene chiamata missione Clipper.

Di cosa si tratta?

Come potete immaginare, il nome Clipper sta proprio per “taglia ghiaccio”. Scopo della missione e’ dapprima quello di effettuare 45 flyby intorno ad Europa partendo da un’altezza di 2700 Km per scendere fino a 25. Durante questi passaggi, grazie agli strumenti in dotazione, Clipper potra’ esaminare molti parametri chimico fisici sia dell’atmosfera che delle emissioni gassose intorno ai poli della luna. Inoltre, potranno essere scattate foto della superficie per una ricostruzione precisa di tutto il corpo. Nella seconda fase invece, la missione avra’ il compito di atterrare sul satellite e raccogliere campioni del terreno in superficie, e a profondita’ diverse comprese tra i 2 e i 10 cm. Perche’ questa raccolta? Semplice, l’analisi di questi campioni potra’ confermare o meno la presenza di salinita’, di materiale organico e di ogni altro parametro interessante per farci comprendere la presenza di o meno di vita all’interno di Europa.

La missione Clipper, gia’ in fase di studio da qualche anno e che, se tutto va nel verso giusto, dovrebbe essere lanciata nel 2025, rappresenta senza dubbio un primo passo per uno studio dettagiato di Europa. Ovviamente, come e’ facile immaginare, in questo caso, ancora piu’ che in altri, sara’ fondamentale garantire una sterilizzazione perfetta di tutti gli strumenti al fine di non “inquinare” i campioni con eventuali forme di vita terrestri.

Oltre alla NASA, molti altri paesi ed agenzie stanno pensando a missioni specifiche su Europa e su altre lune di Giove. L’ESA, ad esempio, sta preparando la missione JUICE per lo studio delle atmosfere di alcuni satelliti gioviani, tra cui ovviamente Europa. Se i risultati di queste missioni confermeranno, o almeno saranno compatibili, con l’ipotesi di vita, si passera’ ad una fase due con l’intenzione proprio di perforare lo strato di ghiaccio ed esplorare l’oceano sottostante. Per darvi un’idea, gia’ molti pensano a come realizzare queste missioni utilizzando trivelle alimentate da combustibile nucleare in grado di fornire l’acqua calda per forare l’enorme strato di ghiaccio. Oltre a questo, saranno sicuramente presenti non piu’ rover, ma mini sommergibili automatizzati per l’esplorazione dell’oceano e la ricerca di forme di vita.

Come vedete, Europa rappresenta sicuramente un futuro molto prossimo dell’esplorazione spaziale. Da qui a qualche anno potremmo finalmente capire se questo satellite possa essere un ambiente ospitale per la vita o se dovremmo limitarci a cercare al di fuori del nostro Sistema Solare.

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L’esperimento di Ferlini e la barriera magnetica

Solo qualche giorno fa abbiamo pubblicato un articolo specifico sul cosiddetto “effetto Hutchinson”:

– Effetto Hutchinson: realta’ o bufala?

Come visto, i fenomeni descritti in questa esperienza, che spaziano dalla levitazione alla fusione di oggetti con rilascio di energia, sarebbero provocati dalla sovrapposizione di onde elettromagnetiche in zone precise dello spazio. Nel descrivere queste esperienze, abbiamo mostrato un notevole scetticismo dettato dalla particolarita’ dei fenomeni descritti ma, soprattutto, dal fatto che l’autore stesso di questi esperimenti abbia piu’ volte dichiarato di non essere piu’ in grado di ripetere tali effetti. Ci tengo a sottolineare che la mia posizione di scettico non e’ affatto per partito preso. Come sapete, e come detto molte volte, tutti dobbiamo essere aperti a fenomeni sconosciuti e anche apparentemente assurdi purche’, come la scienza insegna, questi possano essere ripetuti da chiunque, in qualsiasi parte sotto le condizioni descritte. Solo se questo avviene possiamo considerare il metodo scientifico soddisfatto e vedere a tali nuovi fenomeni con gli occhi della scienza.

Riprendo quanto detto in questo articolo, perche’ ora vorrei raccontarvi un altro presunto esperimento che solo qualche giorno fa e’ stato richiamato da alcuni siti complottisti, sempre con il solito scopo di denigrare la scienza ufficiale e tacciarla di non voler approfondire cio’ che e’ fuori dai suoi dettami. Parlaimo questa volta del cosiddetto esperimento di Ferlini sulla barriera magnetica.

Chi e’ costui? In cosa consiste l’esperimento?

Se provate ad informarvi in rete, troverete solo una moltitudine di articoli che riprendono pari pari quanto descritto da Ferlini in un libro da lui stesso pubblicato e intitolato appunto “La barriera Magnetica”. In questo libro Ferlini descrive una serie di esperimenti che avrebbe condotto, dapprima in solitudine e poi con un gruppo di collaboratori, studiando i campi magnetici.

Prima di raccontarvi gli esperimenti, e’ importante, come vedremo dopo, dire che Ferlini inizio’ la sua carriera studiando l’antico Egitto e la costruzione delle Piramidi. In particolare, cio’ che interessava Ferlini era la possibilita’ che strani fenomeni fisici potessero accadere dentro o in prossimita’ delle piramidi a causa di soluzioni appositamente inserite durante la costruzione di questi imponenti monumenti.

Premesso questo, Ferlini racconta che un giorno giocherellando con due calamite si accorse che avvicinando i poli opposti, poco prima che questi entrassero in contatto, la zona di spazio appariva leggermente offuscata come se qualcosa di particolare accadesse al volume d’aria tra i poli stessi. Incuriosito da questo fenomeno che non riusciva a spiegare, Ferlini decise di costruire un esperimento piu’ in grande in modo da accentuare l’effetto. L’esperienza da lui realizzata, e sempre raccontata nel suo libro, prevedeva la disposizione di 4 grandi magneti di diverse tonnellate disposti con i poli opposti vicini. Ecco uno schema dell’apparato:

Disposizione dei 4 magneti nell’esperimento di Ferlini

Come vedete ci sono 4 magneti a ferro di cavallo disposti con i poli Nord-Sud alternati tra loro. Dalle prime osservazioni con i piccoli magneti, Ferlini racconta di aver osservato questa deformazione dello spazio solo poco prima che i poli entrassero in contatto a causa dell’attrazione magnetica. Per poter osservare questo effetto nell’esperimento piu’ grande, Ferlini monto’ le calamite su appositi sostegni che permettevano un movimento a passi molto sottili. In questo modo era possibile avvicinare molto lentamente i poli grazie a dei fermi studiati per opporsi all’attrazione.

Bene, cosa accadde con questo esperimento?

Leggendo sempre dal libro di Ferlini, quando i magneti arrivarono nel punto preciso in cui si innescava il fenomeno, accadde qualcosa di incredibile. Nella stanza si diffuse una nebbiolina azzurra con un odore acre. Da queste proprieta’ organolettiche, i presenti capirono che si trattava di ozono. Ma non accade solo questo, la zona di spazio compresa tra i magneti, che questa volta al contrario del primo caso era molto estesa, venne deformata da questo effetto sconosciuto mai osservato prima. Ferlini, che indossava una maschera antigas per non respirare l’ozono, incuriosito da questo fenomeno, si avvicino’ al contrario dei suoi collaboratori che rimasero a distanza di sicurezza. Quando si trovo’ in prossimita’ del punto, i collaboratori videro Ferlini scomparire dalla stanza. La nebbiolina presente inizio’ lentamente a diradarsi assumendo diversi colori e solo dopo che scomparve le persone presenti videro Ferlini riapparire sprovvisto della maschera che portava prima di avvicinarsi.

Dove era finito Ferlini?

Come raccontato nel suo libro, Ferlini si ritrovo’ in Egitto, ma non nel momento dell’esperimento bensi’ al tempo in cui le piramidi erano in costruzione. Vide gli schiavi che alzavano i grandi blocchi e le piramidi cosi’ come erano quando vennero realizzate. Perche’ proprio in quel preciso punto ed in quell’epoca? Ferlini penso’ che questo strano effetto, da subito ribattezzato “barriera magnetica”, fosse un portale creato dalla forza magnetica in grado di interagire con le onde cerebrali. Come anticipato, la carriera di Ferlini inizio’ con lo studio delle piramidi e quindi la barriera magnetica era in grado di interagire con gli impulsi creati dal cervello umano realizzando viaggi nel tempo in zone ed epoche dove il soggetto voleva, anche solo inconsciamente, viaggiare.

Bene, questo e’ l’esperimento di Ferlini e questa sarebbe la barriera magnetica che lui descrive nel suo libro.

Ora posso dire la mia? Premetto, come anticipato all’inizio dell’articolo, che non voglio essere scettico di principio ma analizzando quanto viene raccontato capite bene come una verifica di queste affermazioni sarebbe, ed e’, facilmente attuabille ma, soprattutto, facilmente smentibile. Ovviamente, sui soliti siti complottisti trovate scritto che mai nessuno ha mai voluto realizzare l’esperimento di Ferlini o anche che in realta’ e’ utilizzato normalmente in alcuni grandi centri di ricerca anche se alle persone comuni non ne viene data notizia.

Prima di tutto, vi ricordo che non stiamo parlando di esperimenti impossibili da realizzare ne che richiedono strumentazione particolare. Come detto, nella prima esperienza, Ferlini si sarebbe accorto di questo fenomeno semplicmente osservando due calamite che si attraevano. Avete mai visto due calamite? Ci avete mai giocherellato? Avete mai notato una distorsione dello spazio prima che queste si attacchino a causa della forza di attrazione? Ovviamente credo che la risposta a queste domande sia quanto meno scontata.

Vi faccio notare anche un altro particolare. Prendiamo un sito qualsiasi:

– Sito vendita magneti

15 euro al pezzo, ne servono 4, quattro viti senza fine per realizzare un movimento a piccoli passi, qualche bullone di supporto, con meno di 100 euro avete realizzato l’esperimento di Ferlini. Non avrete magneti da tonnellate per poter fare un viaggio nel tempo, ma sicuramente dovreste essere in grado di osservare una bella distorsione dello spazio e, se siete fortunati, anche una bella nebbiolina di ozono nella stanza. Cercando informazioni sulla rete, ho trovato diversi forum in cui gruppi di persone, anche se sconsigliate da altre, si sono dichiarate pronte a mettere in piedi l’esperimento per dimostrarne la corretteza. La cosa simpatica e’ che dopo una lunga discussione “lo faccio”, “non lo fare perdi tempo”, “no lo faccio, chi mi aiuta?”, ecc., nessuno, e dico nessuno, ha il coraggio di tornare e dire che il suo esperimento e’ stato un flop. Nonostante questo, di tanto in tanto, qualche simpatico sito ritira fuori questa storia come se fosse una novita’ assoluta. Che ci volete fare, in tempo di magra di catastrofi e complotti, ogni cosa e’ buona per cercare di accaparrarsi qualche visita sul sito.

Giusto per concludere, e per togliere ogni dubbio, il magnetismo e’ noto da tantissimo tempo. Gia’ ai tempi del greco Talete, che descrive il fenomeno, era noto che un materiale, la magnetite, era in grado di attirare limatura di ferro. Oggi, possiamo disporre di campi magnetici molto elevati per applicazioni di ricerca. Per farvi qualche esempio, il campo magnetico all’interno dell’esperimento ATLAS del CERN, si proprio quello della scoperta dell’Higgs insieme a CMS, e che viene utilizzato per curvare le particelle cariche, ha un’intensita’ di 2 Tesla, cioe’ circa 100000 volte il campo magnetico terrestre. Pensate sia tanto? Ci sono laboratori al mondo che si occupano proprio di studiare i campi magnetici cercando, per ricerca e applicazioni, di trovare materiali nuovi da poter essere utilizzati per creare campi magnetici sempre piu’ intensi. Un esempio? Nel “High Field Magnet Laboratory” in Olanda, si e’ raggiunto il valore di 38 Tesla con un sistema “economico” da soli 1.5 milioni di dollari. Questo pero’ non e’ ancora il record assoluto, anche se il laboratorio detiene il record come rapporto intensita’/prezzo, dal momento che il guiness dei primati per il campo magnetico piu’ intenso e’ del Magnet Lab della California:

– Magnet Lab

dove si e’ raggiunto il valore di 45 Tesla con un sistema molto complesso da ben 15 milioni di dollari.

Ora, ragioniamo insieme, secondo voi se esistesse questo effetto “barriera magnetica” dovuto all’attrazione dei poli, nessun altro se ne sarebbe accorto, magari con un sistema in grado di generare un campo ben piu’ intenso rispetto a quello di una semplice calamita a ferro di cavallo?

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

La nebulosa che muore

In questi giorni, molti giornali e siti internet stanno pubblicando delle foto, lasciatemi dire spettacolari, scattate dalle sonde Chandra e Hubble. Le immagini sono relative ad una cosiddetta “nebulosa planetaria”, chiamata NGC2392, distante da noi circa 4200 anni luce.

Cosa ha dispeciale questa nebulosa?

La particolarita’ di questo oggetto e’ che la nebulosa e’ ormai giunta vicino al termine della sua vita. Anche se il nome potrebbe confondere, questi corpi non hanno nulla a che fare con i pianeti. L’origine del nome viene inizialmente dal fatto che le nebuose planetarie erano visibili come dischi compatti, cosi’ come appaiono i pianeti. In seguito poi, il nome venne lasciato perche’ si pensava che il disco formante la nebulosa fosse simile al disco di accrescimento da cui vengono originati i pianeti.

Studiare l’evoluzione di questa nebulosa e’ importante prima di tutto per ragioni scientifiche e per studiare in dettaglio gli stadi di evoluzione delle stelle. Oltre a questo, il comportamento della NGC2392 ci fa capire quello che potrebbe accadere al nostro Sole quando, esaurito il combustibile nucleare che brucia, si espandera’ fino a sovrapporsi a diversi pianeti del Sistema Solare centrale. Tranquilli, il mio non vuole assolutamente essere un messaggio profetico ne tantomeno catastrofista. Questo momento non avverra’ prima di 5 miliardi di anni.

Se osservata con un telescopio di modeste dimensioi, la NGC2392 appare come un disco compatto circondato da un anello piu’ chiaro. Proprio per questo motivo, questo oggetto e’ anche noto con il nome di Nebulosa dell’Eschimese, dall’inglese Eskimo Nebula.

Come anticipato, il corpo si trova a piu’ di 4000 anni luce da noi ed e’ molto ben visibile dal nostro emisfero. Per poter vedere la sua particolare forma ad eschimese, non e’ assolutamente necessario un telescopio molto costoso. Proprio per questo motivo, la NGC2392 e’ uno dei corpi maggiormente osservati dagli astrofili di tutto il mondo.

Cosa hanno di tanto speciale le foto che girano su internet?

Utilizzando telescopi di dimensioni maggiori e dunque con potere risolutivo piu’ spinto, e’ possibile osservare come in realta’ sia il centro che l’anello della nebulosa presentino delle strutture molto particolari e affascinanti. La differenza principale tra Chandra e Hubble e’ che il primo osserva il cielo nel visibile, mentre la seconda sonda e’ in grado di osservare lo spazio nello spettro dei raggi X.

Prima di continuare nella descrizione, vi mostro le immagini di cui vi sto parlando.

Questa e’ la foto nel visibile scattata da Hubble:

La NGC2392 ripresa da Hubble

Mentre questa e’ quella nei raggi X di Chandra:

La NGC2392 ripresa da Chandra

Osservate la bellezza di queste immagini. I diversi colori che compaiono sono ovviamente spceifici delle emissioni nei vari spettri della nebulosa.

Perche’ troviamo questo aspetto?

Mentre nella parte centrale il nucleo molto caldo della stella morente espelle particelle ad altissima velocita’, nella parte esterna troviamo flussi con velocita’ molto ridotta.

La colorazione della parte centrale e’ dunque dovuta a quella che possiamo vedere come l’emissione primaria ad alta velocita’ di particelle verso l’esterno. Quando queste particelle si trovano nella parte esterna, lo scontro con i flussi piu’ lenti forma il guscio che vediamo. La fuoriuscita di particelle verso l’esterno e’ facilitata ai poli della nebulosa dove infatti si notano delle strutture piu’ compatte con dei filamenti che arrivano fino all’esterno.

Come anticipato, questo spettacolo cosmico sara’ del tutto equivalente a quello che spettera’ al nostro Sole nel giro di 5 miliardi di anni. Purtroppo, non ci sara’ nessuno spettatore in grado di poterlo osservare da Terra.

Concludendo, ad un’osservazione migliore, quello che potrebbe sembrare un semplice disco compatto circondato da uno strato esterno, mnostra tutta la sua affascinante bellezza. La NGC2392, anche nota come Nebulosa Eschimese e’ una nebulosa planetaria ormai giunta alla fine del suo stadio vitale. Questo momento della stella offre uno spettacolo davvero interessante e che ci fa capire, oltre all’evoluzione delle stelle, quello che accadra’ al nostro Sole quando l’idrogeno al suo interno sara’ stato completamente bruciato.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Possiamo scegliere tra era glaciale o desertificazione

Diversi lettori mi hanno chiesto di fare un aggiornamento sull’attuale ciclo solare, di cui molto si sta discutendo in rete. Come sappiamo, stiamo attualmente attraversando il massimo del 24mo ciclo, un picco che pero’, almeno attualmente, si sta rivelando molto meno intenso di quanto ci si aspettava.

Fate attenzione, proprio la frase “meno intenso di quanto ci si aspettava” e’ il nucleo della discussione che dobbiamo fare e su cui ho letto davvero di tutto e di piu’, un po’ per ignoranza, molto spesso solo per il gusto di voler speculare su argomenti scientifici poco noti.

Di cili solari abbiamo parlato, ad esempio, in questi post:

– Evidenze dal Sole?

– Le macchie solari AR1504

– Gli effetti di AR1504

– Sole: quanta confusione!

Come visto, il nostro Sole ha un comportamento che non e’ costante nel tempo ma che oscilla tra massimi e minimi. La durata “media” di questi cicli solari e’ di 11 anni e, in concomitanza, si registra, come visto in questo post:

– Inversione dei poli terrestri

un’inversione del campo magnetico solare che dunque ritorna alla condizione originale ogni 22 anni, cioe’ ogni 2 cicli. Detto in altri termini, partite da una condizione, dopo 11 anni invertite i poli, per tornare alla condizione iniziale servono altri 11 anni e quindi un’altra inversione dei poli.

Come sottolineato diverse volte, si tratta di meccanismi statisticametne noti ma che, in quanto tali, sono parametrizzabili da numeri medi. Il nostro Sole e’ una stella “viva”, passatemi questo termine, condizione per cui riusciamo a parametrizzarlo mediante modelli veri sempre “in media”.

Detto questo, quando parliamo di ciclo di 11 anni, non ci deve affatto sorprendere se gli anni sono 10 o 12.

Inoltre, massimi e minimi solari non sono tutti uguali tra loro, ma possono avere intensita’ variabili nel tempo. Detto questo, ci possono essere massimi piu’ o meno intensi, cosi’ come minimi piu’ o meno deboli.

Bene, alla luce di quanto detto, passiamo ad analizzare il ciclo attuale.

Prima affermazione che trovate in rete, il massimo era previsto per la fine del 2012, secondo alcuni proprio il 21 Dicembre 2012, e dunque c’e’ un “forte” ritardo da parte del Sole. Queste affermazioni sono del tutto false. Come visto in questo articolo:

– Nuova minaccia il 22 Settembre?

non e’ assolutamente vero che il massimo era atteso per la fine del 2012, ne’ tantomeno per il 21 Dicembre. Questa affermazione nasce da una simulazione condotta diversi anni fa dalla NASA mirata a valutare gli effetti di un eventuale massimo di alta intensita’ sulla nostra attuale societa’, fortemente legata alla trasmissione dei segnali a lunga distanza.

Quando e’ atteso il massimo?

Dalle simulazioni fatte, il massimo sarebbe atteso per la fine del 2013. Di questo abbiamo parlato in questo post:

– Come seguire il ciclo solare

In particolare, in questo articolo abbiamo fornito anche tutti i link per poter seguire il ciclo solare e valutare giorno per giorno i diversi parametri che consentono di valutare la reale attivita’ del Sole insieme anche a modelli previsionali.

Se invece della fine del 2013, fosse maggio 2013 o maggio 2014, la cosa ci sorprenderebbe? Alla luce di quanto detto circa la modellizzazione dei fenomeni, assolutamente no.

Perche’ si parla ora di massimo solare?

A partire dai primi di maggio, dopo un periodo relativamente calmo, il nostro sole ha iniziato a riprendere vigore con diverse emissioni di classe X. Per chi non lo avesse letto, delle diverse classi di emissioni abbiamo parlato sempre nel post:

– Le macchie solari AR1504

E’ giusto dire che e’ iniziato il massimo vero e proprio? In linea di principio no. Se volete e’ come il detto “una rondine non fa primavera”. Con questo intendo dire che per capire l’andamento del ciclo solare, si dovranno attendere, se ci saranno, nuove emissioni per poter affermare che il Sole sta attraversado il punto piu’ alto del suo massimo.

Ora, come fatto nell’articolo precedentemente citato, vi riporto anche il grafico aggiornato dello stato del nostro Sole:

Il numero di macchie solari osservate sul sole nel corso degli anni

Come spiegato in passato, in questo grafico viene riportato il numero di macchie solari contate sulla superficie del sole e che rappresentano un parametro direttamente legato all’attivita’ solare.

Notiamo prima di tutto una cosa molto importante: la linea rossa indica l’attivita’ solare prevista dalle simulazioni. Come potete vedere, il numero di macchie finora osservate e’ sensibilmente piu’ basso rispetto al valore atteso. E’ sconvolgente questo? Neanche per idea. Come visto, si tratta dei modelli, per cui sempre affetti da fluttuazioni statistiche e da incertezze.

Attenzione pero’, su questo punto molto si sta parlando in rete. Secondo molte fonti, questa differenza tra aspettato e osservato, come visto assolutamente non sconvolgente, indicherebbe niente poco di meno che “una nuova era glaciale”! Perche’ si parla di questo? Come visto in questo post:

– Curiosita’ sui cicli solari

e come e’ facilmente immaginabile, l’attivita’ del nostro Sole influisce sulle condizioni ambientali della Terra, e non potrebbe essere diversamente. Ora, sempre per la solita rondine che non fa primavera, e’ assurdo parlare di era glaciale perche’ c’e’ un massimo meno intenso del previsto. Come visto nell’articolo riportato, nel caso del Maunder Minimum, si registro’ una totale assenza di macchie solari per un periodo compreso tra il 1645 e il 1700, macchie che poi inizarono lentamente a ricomparire fino a tornare alla normalita’ solo nel 1715. Alcune fonti parlano di diversi massimi poco intensi e dunque di un andamento che punterebbe ad una mini era glaciale. Anche in questo caso, si tratta di una esagerazione speculativa, atta solo a cercare di insinuare evidenze dove queste non ci sono.

Inoltre, facciamo una considerazione aggiuntiva molto importante. Come detto in precedenza, i famosi 11 anni di ciclo solare, non vanno visti come un dictat inviolabile, ma come una stima media della durata del ciclo. Perche’ dico questo? Come avvenuto in diverse occasioni, e anche nel precedente massimo, e’ possibile che il sole presenti due picchi all’interno dello stesso massimo. Riguardiamo per un attimo il grafico di prima, e concentriamoci sul massimo precedente. Come potete vedere, ci sono due picchi facilmente distinguibili, uno a meta’ el 2000 e l’altro alla fine del 2002. Anche questo comportamento rientra nelle normali fluttuazioni che il nostro Sole puo’ avere nel corso degli anni.

Perche’ abbiamo fatto questa considerazione?

Alla luce di questa, e’ lecito pensare che, anche in questo caso, quello che stiamo attraversando sia solo un primo picco di intensita’, seguito poi, anche a distanza di uno o due anni, da un secondo massimo piu’ intenso. Non ci sarebbe assolutamente nulla di sconvolgente in un comportamento del genere e soprattutto, non e’ preventivabile ne’ facilmente modellizzabile.

Riassumendo, stiamo sicuramente attraversando il massimo atteso del 24mo ciclo solare. Non e’ facilmente comprensibile capire se stiamo andando verso il picco, lo abbiamo gia’ passato e se ci sara’ un ulteriore picco a distanza di qualche mese. Quello che e’ evidente dai dati riportati e’ che, fino ad oggi, l’intensita’ di questo massimo e’ relativamente bassa e inferiore alle stime fatte. Questo pero’ rientra nelle normali fluttuazioni statistiche della fisica del sistema, non facilmente prevedibili ne’ tantomeno modellizzabili. E’ assolutamente fuori luogo parlare dell’inizio di una prossima era glaciale, soprattutto se citata da quelle fonti che fino a ieri parlavano di desertificazione a causa di un misterioso e incompreso riscaldamento globale.

 

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Cosa c’e’ sotto i nostri piedi?

In questi giorni, molti giornali e siti internet hanno pubblicato la notizia di una nuova misura rigurdante la temperatura al centro della Terra. Come avrete letto, il nuovo risultato stabilisce una temperatura del centro della Terra a 6000 gradi centigradi, ben 1000 gradi maggiore rispetto al valore precedentemente conosciuto e misurato circa 20 anni fa. Tra l’altro, moltissime fonti enfatizzano il fatto che questi 6000 gradi, misurati al centro del nostro pianeta, sono paragonabili alla temperatura esterna del Sole.

Temperature della Terra dalla superficie al centro

E dunque? Purtroppo, come spesso accade, molti siti sono sempre pronti a pubblicare notizie di carattere scientifico, ma un po’ meno a dare spiegazioni. In realta’, questa misura e’ estremamente complessa ed e’ stata possibile solo grazie alla collaborazione di diversi centri di ricerca. Inoltre, la nuova determinazione della temperatura interna del pianeta, consente di verificare molti modelli riguardanti diversi settori della scienza.

Da quanto detto, credo che questa notizia meriti un piccolo approfondimento, anche solo per capire meglio questi concetti, che sempre affascinano le persone.

Per prima cosa: come e’ stata fatta questa misura?

Ad oggi, sappiamo che, scendendo verso il centro della Terra, ci sono zone ad alta pressione occupate da ferro e zolfo liquidi. Pian piano che ci avvicianiamo al centro pero’, e le pressioni continuano ad aumentare, si trova un blocco di ferro solido, che occupa la parte piu’ interna del nostro pianeta. Come sappiamo questo? L’evidenza di questa composizione, ma anche il volume occupato dalla parte solida e da quella liquida, vengono determinati studiando le onde sismiche dei terremoti di intensita’ maggiore. Cosa significa? Le onde emesse durante un forte sisma, si propagano all’interno della Terra e interagiscono in modo diverso incontrando un volume solido o liquido. Bene, misurando queste interferenze, se volete ascoltando il loro eco, e’ possibile determinare lo spessore del nucleo solido del nostro pianeta. Purtroppo, questi studi non ci danno nessuna informazione sulla temperatura interna della Terra. Per ricavare questi valori e’ necessario procedere in modo diverso.

Arriviamo dunque alla misura in questione. Come potete immaginare, sapendo che nel nucleo e’ presente sia ferro solido che liquido, basta determinare i punti di fusione di questo metallo per arrivare all’informazione cercata. Purtroppo, il discorso non e’ cosi’ semplice. In questo caso, oltre alla temperatura, gioca un ruolo essenziale anche la pressione a cui il ferro e’ sottoposto. Pressione e temepratura sono due variabili indipendenti di cui tenere conto per determinare il punto di fusione del ferro.

Per capire questo importante concetto, vi faccio un esempio noto a tutti. Quando si dice che la temperatura di ebollizione dell’acqua e’ 100 gradi, ci si riferisce alla pressione atmosferica. Come sicuramente avrete sentito dire, esistono delle differenze per questo valore a seconda che vi troviate al mare o in montagna. Questo e’ comprensibile proprio considerando i diversi valori di pressione. In questo caso, possiamo vedere la pressione come il peso della colonna d’aria sopra le nostre teste. Variando il valore della pressione, cambia dunque la temperatura di ebollizione dell’acqua. La stessa cosa avviene per il ferro al centro della terra, ma per valori di temperatura e pressioni molto diversi da quelli a cui siamo abituati.

Quando parliamo di pressioni al centro della Terra, stiamo pensando a valori che si aggirano intorno a qualche milione di atmosfere. Per poter studiare le traformazioni di fase del ferro con questi valori di pressione e temperatura, i ricercatori francesi hanno costruito uno strumento ad hoc, di cui vi mostro uno schema:

Schema dello strumento utilizzato per simulare le pressioni al centro della Terra

Come vedete, una lamina di ferro viene messa tra due diamanti, in modo tale che la punta tocchi la superficie. Spingendo i due diamanti su un punto molto piccolo, si riescono a creare le pressioni richieste per la misura. Per scaldare invece il ferro alle temperature richieste, vengono utilizzati potenti fasci laser in grado di far salire la temperatura fino a diverse migliaia di gradi.

A questo punto, appare evidente che tutto il sistema debba essere isolato termicamente e chimicamente dall’ambiente esterno per impedire perdite di calore ma anche che il ferro reagisca con l’ambiente viziando il risultato. In questo caso, per poter determinare lo stato solido o liquido del campione, si sono utilizzate le emissioni a raggi X del materiale, in modo da poter determinare lo stato fisico, senza perturbare in nessun modo la misura.

Dai modelli sismici utilizzati, nello strato in cui il ferro e’ liquido, si ha una temperatura di 4800 gradi con una pressione di 2.2 milioni di atmosfere, risultato confermato dalla misura. Se pero’ aumentiamo ancora la pressione, analogamente a quanto accade mentre scendiamo vicino la centro della Terra, e la portiamo ad un valore di 3.3 milioni di atmosfere, ci si accorge che per far solidificare il ferro, come osservato dallo studio delle onde sismiche, e’ necessaria una temperatura di 6000 gradi.

Cosa significa questo? Riassumendo, sappiamo dai modelli sismici che il centro della terra e’ di ferro solido circondato da ferro liquido. Con il dispositivo visto, e’ stato possibile determinare che alle pressioni del centro della Terra, affinche’ il ferro sia solido, e’ necessaria una temperatura di 6000 gradi. Bene, questo e’ proprio il valore della temperatura al centro del nostro pianeta e che e’ stato possibile misurare con precisione, solo 500 gradi di incertezza sperimentale, con questa importantissima ricerca.

Come vi avevo anticipato, queto nuovo valore e’ circa 1000 gradi superiore a quello precedente ottenuto 20 anni fa. Perche’ questa differenza? Il sistema usato in precedenza per ottenere le alte pressioni richieste era molto simile a quello odierno. La caratteristica che ha permesso di misurare con precisione la temperatura, e’ lo studio delle transizioni del ferro osservando il tutto ai raggi X. Nella precedente misura, venivano utilizzate onde visibili. Come evidenziato in questa nuova misura, arrivati a circa 5000 gradi, si presentano fenomeni di cristallizzazione superficiale del ferro, che molto probabilemnte sono stati interpretati in passato come l’inizio della transizione nella fase solida, mentre, come visto in questa misura, per arrivare in questo stato, e’ necessario aumentare ancora di 1000 gradi la temperatura.

Ultima importante considerazione: come visto, la temperatura del mantello intorno al nucleo e’ di circa 4800 gradi, cioe’ 1200 gradi inferiore a quella del blocco di ferro solido. Bene, questa differenza di temperatura e’ fondamentale per capire un altro importante parametro del nostro pianeta e di cui spesso abbiamo parlato, il campo magnetico. Come sapete, spesso abbiamo parlato di geomagnetismo per sfatare tutte quelle voci catastrofische che vorrebbero un’inversione dei poli in corso:

– Inversione dei poli terrestri

– L’anomalia del Sud Atlantico

– Il battito naturale …. della Terra

Bene, la differenza di temperatura tra gli strati interni, insieme anche alla rotazione della terra intorno al suo asse, sono proprio i responsabili della generazione del nostro campo magnetico. Per dirlo in parole semplici, l’interno della Terra si comporta come una dinamo in cui le correnti sono correnti termiche spinte dalla differenza di temperatura.

Come vedete, alla luce di quanto detto, e’ abbastanza riduttivo quanto si puo’ leggere sui giornali. Questa misura e’ estremamente interessante dal punto di vista tecnico, ma soprattutto i risultati ottenuti sono di prim’ordine. Come anticipato, i nuovi valori trovati consentiranno di migliorare notevolmente i modelli anche dal punto di vista geologico, utili anche per studiare la propagazione dei terremoti sul nostro pianeta. Detto questo, la misura apre il campo anche a possibili studi per cercare di riprodurre in laboratorio le condizioni di pressione e temperatura presenti in ogni strato del nostro pianeta. Avere una mappa di questo tipo, potrebbe fornire dati estremamente importanti per capire al meglio anche l’origine e l’evoluzione della nostra Terra.

 

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Che fine ha fatto il buco dell’ozono?

Un nostro affezionato e sempre attento lettore, ha lasciato un commento molto interessante in questo post:

– Troppo caldo … aumenta il ghiaccio?

L’interessante domanda e’ semplicemente: “che fine ha fatto il buco dell’ozono?”.

Pensandoci bene, la domanda e’ molto interessante. Negli anni ’90, tutti i giorni sentivamo parlare di buco dell’ozono, di CFC, di importanza di questo gas per salvaguardare la vita sulla Terra. Questi discorsi sono continuati per diversi anni, quando poi, ad un certo istante, sono scomparsi da ogni parte. Come mai? Il buco dell’ozono non fa piu’ notizia?

In realta’ non e’ cosi’, e proprio per dimostrare questo, ho deciso di scrivere questo articolo per mostrare le ultime misure fatte su questo importante strato e, almeno una volta tanto, per mostrare anche i successi ottenuti mediante le restrizioni nell’utilizzo dei CFC.

Al solito, andiamo con ordine.

Ovviamente, parlando di buco dell’ozono, stiamo trattando un tema noto a tutti. Lo strato di ozono in atmosfera protegge la Terra dalle componenti dannose della radiazione solare che sarebbero nocive per la vita degli esseri umani. In realta’, la scoperta di questo strato protettivo risale alla meta’ del XX secolo, mentre l’evidenza del suo assottigliamento e’ ancora piu’ recente e risalente agli anni ’70.

Solo per completezza di informazioni, e’ necessario distinguere tra “buco dell’ozono” e “riduzione dell’ozono”. Questi due fenomeni molto spesso vengono confusi tra loro anche se si tratta di meccanismi in linea di principio distinti. Lo strato di ozono circonda tutta la nostra Terra e, a partire dagli anni ’80, si e’ osservato un assotigliamento di questo strato. Questo e’ quello che chiamiamo “riduzione”. Ora pero’, l’ozono, che altro non e’ che una molecola di O3, viene formato principalmente alle latitudini tropicali a causa del maggior irraggiamento per opera del Sole. L’ozono prodotto viene poi trasportato maggiormente, a causa della circolazione globale, alle piu’ alte latitudini dove tende ad accumularsi. Proprio ai poli, si e’ osservata una riduzione maggiore e localizzata dello strato che va a formare quello che viene comunemente chiamato “buco dell’ozono”.

Perche’ e’ cosi’ importante lo strato di ozono? Come anticipato, questo gas e’ fondamentale per schermare alcune componenti della radiazione solare che sono direttamente dannose per gli esseri umani. L’ozono riesce infatti a fermare gran parte della radiazione ultravioletta solare, in grado di provocare melanomi e altri tumori negli esseri umani.

I principali elementi chimici in grado di distruggere l’ozono sono, come sicuramente tutti sanno, il Cloro ed il Bromo. Come avviene questa distruzione? Prendiamo ad esempio il Cloro. Questo elemento reagisce con l’ozono, rompendo i legami chimici e formando ossigeno molecolare piu’ ossido di cloro. L’ossido di cloro, ClO, a sua volta attacca un’altra molecola di ozono formando biossido di Cloro, ClO2, piu’ un altro ossigeno. Capite subito come da un singolo atomo di cloro, si siano distrutte due molecole di ozono a seguito di due reazioni a catena e di come questo processo sia dunque molto rapido.

Purtroppo, come evidenziato in molti lavori, l’emissione di alogeni come cloro e bromo avviene principalmente per cause umane. La principale sorgente di emissione di cloro in atmosfera erano i tristemente noti CFC, cioe’ i gas utilizzati nei sistemi di refrigerazione, frigoriferi, impianti di aria condizionata, ma anche come propellenti nelle bombolette spray.

Proprio per questo motivo, nel 1987, venne firmato da molti paesi al mondo il protocollo di Montreal che imponeva una drastica riduzione dei CFC utilizzati nei prodotti industriali. Anche dopo il 1987, il protoccollo venne firmato sempre da piu’ paesi dal momento che, come dimostrato dalle osservazioni dai satelliti, una volta creato, il buco nelle zone polari si sarebbe espanso sempre piu’ velocemente.

A proposito di immagini satellitari, vi riporto anche un’immagine che mostra una ricostruzione fatta al pc con i dati raccolti dai satelliti dell’ESA e che mostrano il buco sull’antartide alla sua massima estensione nel 2006:

Buco dell’ozono alla massima estensione nel 2006. Fonte: NASA

Per darvi un’idea, nell’immagine in questione, il buco dell’ozono aveva un’estensione di circa 30 milioni di kilometri quadrati.

Ora pero’, veniamo alle buone notizie.

Dopo la messa la bando dei CFC nei prodotti industriali, il buco dell’ozono ha iniziato a restringersi sempre piu’ velocemente, cosi’ come il fenomeno della riduzione dello strato sta rientrando nella norma.

 

Estensione del buco dell’ozono nel corso degli anni

Ovviamente, trattandosi di processi naturali, lenti e complessi, non possiamo certo pensare che dall’oggi al domani tutto ritorni nelle condizioni iniziali. Nella figura riportata a lato, viene mostrato in particolare il buco nello strato sopra l’antartide nei diversi anni di osservazione. Come potete notare, la zona scoperta si sta riducendo di anno in anno proprio grazie al cambio di rotta imposto nelle politiche industriali.

Oggi, ovviamente, vista la sua importanza, lo strato di ozono e’ continuamente monitorato anche mediante l’utilizzo di satelliti geostazionari. Purtroppo, come anticipato, il ritorno alle condizioni ottimali e’ un processo ancora lento e che dovra’ essere fatto giorno per giorno. Dai dati riportati dall’ESA, si stima che, al ritmo attuale, si dovra’ attendere almeno fino al 2050 per poter tornare nella situazione che si aveva prima degli anni ’70.

Concludendo, anche se il buco dell’ozono probabilmente non fa piu’ notizia, questo importante scudo per la nostra incolumita’ e’ costantemente controllato a livello scientifico. La messa al bando dei CFC sta dando ottimi risultati in termini di ripristino dello strato di ozono e diminuzione dei buchi che si erano osservati sopra i poli. Essendo un processo lento, si dovra’ continuare in questa direzione e ci vorranno ancora parecchi anni prima di poter ripristinare del tutto i danni fatti solo ed esclusivamente dagli esseri umani.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Troppo caldo …. aumenta il ghiaccio?

L’aumento delle temperature globali e’ certamente un fenomeno risaputo e noto a tutti. Ora, per quanto riguarda le cause di questo aumento, non esiste una spiegazione unica e condivisa da tutti. Si puo’ parlare di inquinamento ad opera dell’uomo, di naturale ciclo del nostro pianeta, di aumento delle temperature osservato anche su altri pianeti del sistema solare. Insomma, tante ipotesi, tutte con basi scientifiche alle spalle, ma tra cui, ad oggi, non si e’ potuta individuare la reale causa di questo aumento. Solo per chiarezza, quando si parla di aumento globale delle temperature, non dobbiamo certamente pensare che di inverno, ad esempio in Italia, troveremo 30 gradi. L’aumento globale delle temperature consiste in un incremento al massimo di 1-2 gradi a livello mondiale, che comunque rappresenta una notevole variazione ai complicati e delicati equilibri dell’ecosistema Terra. Mia personale opinione e’ che ovviamente l’inquinamento umano contribuisce a questo incremento, ma non e’ possibile individuare una sola causa per l’aumento delle temperature. Secondo il mio punto di vista, tutte le cause viste in precedenza contribuiscono singolarmente ed in parti anche diverse a questo aumento.

Detto questo, vorrei ora parlarvi di un articolo apparso sulla rivista Nature Geoscience solo qualche giorno fa e che parla dei ghiacci dell’Antartide, cioe’ del Polo Sud.

Per prima cosa vi riporto il link in cui e’ possibile leggere l’abstract dell’articolo:

– NatureGeo Antartic Ice

Partiamo dai fatti. Come anticipato, e’ cosa nota un aumento delle temperature a livello mondiale. Ora, al polo Nord e al polo Sud del nostro pianeta, cioe’ nell’Artico e in Antartide, sono presenti enormi calotte di ghiaccio. La quantita’ di ghiaccio presente non e’ costante nel tempo, ma presenta delle variazioni stagionali e sul lungo periodo da sempre studiate e tenute sotto controllo. In presenza di un aumento delle temperature, istintivamente quello che si potrebbe pensare e’ che i ghiacci di entrambi i poli si stiano ritirando.

In realta’ questo non e’ vero in entrambi i poli.

Cerchiamo di capire meglio.

Dalle osservazioni su lungo periodo, si evidenzia come i ghiacci del polo nord stiamo diminuendo sempre piu’ velocemente, mentre in realta’, soprattutto durante gli inverni, quelli del polo sud siano in aumento.

Come e’ possibile tutto questo?

Anche se puo’ sembrare assurdo, la spiegazione e’ proprio da ricercarsi nell’aumento delle temperature globali. Fa caldo, quindi aumenta il ghiaccio!

Andiamo con ordine.

L’aumento delle temperature provoca ovviamente lo scioglimento superficiale dei ghiacci. Questo processo riversa nei mari dell’Antartide grosse quantita’ di acqua dolce molto fredda. Dunque? Queste acque formano uno strato superficiale negli oceani che di fatto isola i ghiacchi del pack degli strati piu’ profondi dei mari che si trovano a temperatura piu’ alta. In questo modo, avremo una sorta di mantello protettivo del pack che quindi aumentera’ trovandosi isolato dagli effetti del riscaldamento globale.

Questo processo, come anticipato, e’ stato studiato e ipotizzato basandosi sui dati raccolti su circa 20 anni di osservazione dei ghiacci in Antartide.

Come spesso avviene in questi casi, quella mostrata non e’ l’unica spiegazione data al fatto certo che e’ l’aumento dei ghiacci in Antartide. Secondo un altro studio, condotto da un team di scienziati inglesi, l’apparente paradosso dell’Antartide puo’ essere spiegato prendendo in esame i dati delle correnti di aria. Secondo quest’altro studio, la circolazione diversa dei venti in Antartide innescherebbe un flusso di aria piu’ fredda responsabile dunque dell’aumento di ghiaccio.

Come vedete, e come anticipato, ci sono due ipotesi molto affascinanti, ognuna basata su dati scientifici reali, per spiegare questo apparente paradosso. Sia l’andamento dei venti che lo scioglimento superificiale dei ghiacci sono documentati e osservati su lungo periodo. Ora, non resta che attendere per capire quale di queste due possibili cause sia responsabile dell’aumento del ghiaccio dell’Antartide. Magari, anche in questo caso, entrambe le soluzioni proposte si dimostreranno valide, e gli effetti osservati potrebbero essere dovuti ad una concausa di queste due ipotesi.

 

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