Influenza cosmica esterna. Perchè gli strumenti non la registrano?

Ogni 12.000 e 24.000 anni il nostro pianeta viene colpito da un impatto cosmico esterno che colpisce direttamente il nucleo della Terra. Questo provoca un riscaldamento eccessivo del nucleo e del magma, causando catastrofi globali sulla Terra. Cosa si sa degli effetti dell'impatto cosmico sul Sistema Solare?

Primo fatto. Questo impatto arriva nel Sistema Solare ciclicamente ogni 12.000 anni e, ogni 24.000 anni, è più forte. Lo dimostrano gli studi geocronologici dei sedimenti quaternari e le analisi degli strati di cenere delle eruzioni vulcaniche nelle carote di ghiaccio^{1, 2, 3} (Figg. 1, 2). 

Figura 1. Eruzioni su scala globale dal 2013 d.C. per i passati 100.000 anni tra i 70˚ di latitudine N e i 70˚di latitudine S. Le barre indicano intervalli ogni 12.000 anni circa. La dimensione dei cerchi nella figura corrisponde alla scala dell'eruzione. È interessante notare che i cerchi rossi più grandi indicano le eruzioni più catastrofiche che si sono verificate circa ogni 24.000 anni.

Fonte: (а) Brown, S.K., Crosweller, H.S., Sparks, R.S.J. et al. Characterisation of the Quaternary eruption record: analysis of the Large Magnitude Explosive Volcanic Eruptions (LaMEVE) database. J Appl. Volcanol. 3, 5 (2014) https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5

Figura 2. Scala dell'attività vulcanica negli ultimi 40.000 anni dai dati delle carote di ghiaccio.

Cronologia del numero di eruzioni vulcaniche basata sulla datazione al radiocarbonio degli eventi ed espressa come variazione relativa.

Fonte: Bryson, R. A. Late quaternary volcanic modulation of Milankovitch climate forcing. Theoretical and Applied Climatology 39, 115–125 (1989). https://doi.org/10.1007/bf00868307

Secondo fatto. L'impatto interessa tutti i pianeti del sistema solare (per maggiori dettagli, vedere “Cambiamenti negli altri pianeti del sistema solare”).

Terzo fatto. L'impatto cosmico esterno colpisce solo i nuclei dei pianeti, influenzando sia le loro proprietà magnetiche (si veda la sezione “Cambiamenti nel campo magnetico terrestre”) sia la posizione dei nuclei all'interno dei pianeti (si veda la sezione “Salto del nucleo”). Ciò consente di affermare che un impatto di questo tipo ha un'energia enorme.

Osservando tutti questi fatti, sorge spontanea la domanda: perché questo impatto non è stato finora registrato direttamente?

Consideriamo in sequenza tutti gli impatti fisici attualmente noti sul pianeta Terra provenienti dallo spazio (gravitazionali, elettromagnetici, acustici, raggi cosmici e materia oscura) e se possono causare cambiamenti nel nucleo della Terra e di altri pianeti con ciclicità di 12.000 anni.

Scenario 1: Interazione gravitazionale 

Supponiamo che il Sistema Solare, viaggiando nello spazio, si trovi in un'anomalia gravitazionale causata da altri oggetti. Allora le traiettorie del Sole stesso, di tutti i pianeti e dei loro satelliti cambierebbero, poiché l'interazione gravitazionale colpisce i pianeti nel loro insieme. Cioè, sposterebbe il pianeta nel suo complesso, non solo il nucleo. Ma questo non sta accadendo.

Alcuni scienziati ipotizzano che i pianeti vicini o i giganti gassosi come Giove, avvicinandosi alla Terra, possano influenzare il nucleo terrestre con il loro campo gravitazionale, spostandolo. Ma è importante notare che i cambiamenti registrati nel nostro nucleo non sono iniziati con il suo spostamento, ma con un cambiamento delle sue proprietà magnetiche nel1995⁴ (Fig. 3). Solo dopo, nel 1998, si è verificato il salto del nucleo⁵.

Figura 3. Velocità di spostamento del polo nord magnetico (km/anno). Nel 1995 è stata registrata una brusca accelerazione della velocità di deriva del polo nord magnetico, 3.5 volte maggiore, da 15 km/anno a 55 km/anno. Il campo elettromagnetico è generato dal meccanismo della dinamo nel nucleo della Terra, e quindi è ovvio che i cambiamenti del campo magnetico indicano cambiamenti nel nucleo.

Fonte: Dati NOAA sulla posizione del polo nord magnetico: https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/data/poles/NP.xy

Lo spostamento del centro di massa era già una conseguenza dei processi in atto nel nucleo dal 1995. Non può quindi essere causato dall'influenza gravitazionale di grandi oggetti cosmici. Inoltre, l'avvicinamento dei pianeti nel sistema solare avviene con una periodicità di poche decine di anni. Quindi, non possono essere la causa di cambiamenti catastrofici nel nucleo una volta ogni 12.000 anni.

Scenario 2: Materia oscura

La caratteristica della materia oscura è che non partecipa all'interazione elettromagnetica⁶.

Ma partecipa all'interazione gravitazionale, di cui abbiamo parlato sopra. Quindi, influenzerebbe il moto delle stelle e dei pianeti in generale, non solo il loro nucleo. Pertanto, l'influenza cosmica esterna non può essere causata dalla materia oscura.

Scenario 3: Interazione elettromagnetica. Pulsar

Supponiamo che il nostro sistema solare venga colpito da una potente radiazione elettromagnetica, ad esempio da una pulsar (Fig. 4). 

Figura 4. Rappresentazione artistica della pulsar nell'illustrazione. Emette due fasci di onde radio (in viola). Quando la pulsar ruota, le onde radio attraversano lo spazio come le luci di un faro. Fonte: NASA

Le pulsar sono stelle di neutroni in rapida rotazione, altamente magnetizzate, nate da esplosioni di supernove causate dal collasso di stelle massicce. Le pulsar producono radiazioni nella gamma delle lunghezze d’onda radio, ottiche, X o gamma, che arrivano sulla Terra sotto forma di impulsi periodici.

Le pulsar emettono impulsi strettamente focalizzati di varie energie. Tuttavia, lungo la traiettoria del Sistema Solare nella Galassia, non ci sono pulsar con una periodicità così unica da avere una distanza tra loro di esattamente 12.000 anni, e con ogni seconda pulsar che emette un impulso più forte.

Scenario 4: Interazione elettromagnetica. Esplosione di supernuova o brillamento solare

Supponiamo che il Sole abbia una potente emissione di radiazioni elettromagnetiche verso la Terra a causa di un brillamento o di un impulso elettromagnetico proveniente dall'esplosione di una supernova nello spazio profondo.

Ricordiamo però che le radiazioni elettromagnetiche, come i raggi X e i raggi gamma, sono per lo più assorbite dall'atmosfera (Fig. 5).

Figura 5. Schema delle onde elettromagnetiche che attraversano l'atmosfera. Autore: NASA Fonte dell'immagine: https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_astronomy#/media/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg

Solo due tipi di radiazioni elettromagnetiche possono raggiungere la superficie della Terra: quelle visibili e quelle radio, ma neppure loro non raggiungono il nucleo.

Pertanto, nessuna onda elettromagnetica proveniente da una fonte esterna potrebbe influenzare lo stato del nucleo del pianeta, perché semplicemente non penetra in profondità nella Terra.

Scenario 5: Raggi cosmici

Un altro fattore esterno che colpisce il pianeta dallo spazio sono i raggi cosmici. Si tratta di particelle ad alta energia: protoni, nuclei atomici, neutrini, elettroni, che si muovono a velocità prossime a quella della luce. Sono di tipo extragalattico, galattico e solare.

Molte di esse vengono deviate verso i poli sotto l'azione del campo magnetico terrestre, girando intorno alla Terra.

Il resto delle particelle cariche dei raggi cosmici si disperde nell'atmosfera, provocando pennacchi di particelle elementari secondarie (Fig. 6). Alcune di esse possono raggiungere la superficie terrestre, ma non il nucleo.

Figura 6. Modello al computer di una pioggia di particelle elementari secondarie provenienti da un protone primario di energia 1 TeV che colpisce l'atmosfera a un'altitudine di 20 km. La costa è mostrata in basso in scala.

Una pioggia di particelle subatomiche secondarie (principalmente elettroni) si forma da reazioni multiple a cascata nell'atmosfera terrestre. Il progenitore della pioggia è una particella primaria che è entrata nell'atmosfera dallo spazio e ha reagito con i nuclei degli atomi dell'aria.

Figura 7. Rappresentazione schematica del processo di decadimento dei protoni in varie particelle e della formazione di una pioggia di particelle secondarie. Nel diagramma, le frecce indicano le particelle figlie in cui i protoni possono decadere. Queste particelle possono andare dai leptoni (ad esempio, gli elettroni) ai mesoni e ai barioni.

Si conoscono solo due tipi di particelle che penetrano sotto la superficie terrestre: i muoni e i neutrini. I muoni penetrano a centinaia di metri di profondità prima di essere deviati, rallentati e decadere in un elettrone e un neutrino. I muoni non raggiungono il nucleo della Terra.

I neutrini sono le uniche particelle conosciute provenienti dallo spazio che possono raggiungere il nucleo della Terra. I neutrini ad alta energia hanno un'alta probabilità di colpire l'interno della Terra. Tuttavia, il loro flusso non è abbastanza grande da trasferire al nucleo terrestre un'energia sufficiente a causare i cambiamenti osservati. I neutrini a bassa energia attraversano di solito la Terra senza interagire con la materia (Fig. 8).

Figura 8. I neutrini sono i portatori ideali di informazione nell'Universo. (c) Irene Tamborra

In sintesi. Le analisi degli scenari dei vari effetti fisici conosciuti indicano che nessuno di essi — gravitazionale, elettromagnetico, acustico, dei raggi cosmici o della materia oscura —può agire direttamente sul nucleo del pianeta e causare i cambiamenti ciclici che osserviamo in tutto il sistema solare.

Attualmente disponiamo di indicazioni indirette dell'influenza cosmica, ma sono necessari strumenti per misurarla. Per analogia, possiamo cercare la causa delle malattie a livello microscopico: non sempre riusciamo a trovarla perché non conosciamo tutti i virus e i funghi esistenti. Questo implica la necessità di continuare a cercare a livello micro per trovare la causa delle malattie.

La situazione attuale può essere descritta come una pandemia globale nel nostro sistema solare, dove tutti i pianeti sono esposti alle influenze cosmiche esterne. I cambiamenti si osservano anche sui giganti gassosi, dove si verificano costantemente reazioni nucleari. Questo restringe notevolmente l'area di ricerca per comprendere le fonti di influenza cosmica esterna, indicando la necessità di indagare a livello di microcosmo.

Qui ci troviamo di fronte a un diverso tipo di fisica, per un'ipotesi della quale si veda “Che cos'è l'impatto cosmico”. Se gli scienziati potessero effettuare misurazioni dirette nel nucleo, utilizzerebbero un metodo di esclusione simile al monitoraggio della dose in un reattore nucleare. Tuttavia, non abbiamo accesso diretto al nucleo. Pertanto, al momento, il flusso di neutrini dal nucleo di neutroni potrebbe fornire ulteriori informazioni sui processi che avvengono nel nucleo.

Per prevenire eventi catastrofici sulla Terra, è necessario che le migliori menti dell'umanità si uniscano e si creino le condizioni necessarie per risolvere questo difficile compito: studiare e proteggere il nostro pianeta dall'impatto cosmico esterno.

Elenco dei riferimenti:

1. Arushanov M. L. (2023). Dinamica del clima. Fattori spaziali. Amburgo: LAMBERT Academic Publishing, 2023. pagina 33.

2. Brown S. K. et al. (2014). Characterisation of the Quaternary eruption record: Analysis of the Large Magnitude Explosive Volcanic Eruptions (LaMEVE) database.Journal of Applied Volcanology,3, 5. https://doi.org/10.1186/2191-5040-3-5 

3. Bryson R. A. (1989). Late quaternary volcanic modulation of Milankovitch climate forcing.Theoretical and Applied Climatology 39, 115–125 . https://doi.org/10.1007/bf00868307

4. Viterito A. (2022). 1995: An important inflection point in recent geophysical history.International Journal of Environmental Sciences & Natural Resources, 29,556271. https://doi.org/10.19080/ijesnr.2022.29.556271

5. Bruschi cambiamenti nelle tendenze dei fenomeni geodinamici e geofisici nel 1997-1998. Autori: Barkin Yu. V., Smolkov G. Y. Conferenza nazionale russa sulla Fisica Solare-Terrestre dedicata al 100° anniversario della nascita del Membro Corrispondente dell'Accademia delle Scienze Russa V. E. Stepanov (16 - 21 settembre 2013, Irkutsk), Irkutsk, 2013.

6. Bertone, G. & Hooper, D. (2018). History of dark matter.Reviews of Modern Physics, 90(4), 045002. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.90.045002