Studiare la Terra con… gli orologi atomici!

Per studiare facilmente la superficie del pianeta, e ciò che sta sotto, bastavano le teorie di Einstein. Finalmente la tecnologia si è messa in pari e grazie all'utilizzo di orologi atomici, che ben presto diventeranno facilmente trasportabili e montabili su satelliti, riusciremo a sapere tutto della composizione terrestre.

Una volta gli orologi sono stati fondamentali per la mappatura delle superficie terrestre. Solo con essi, infatti, è stato possibile calcolare per la prima volta con precisione la longitudine. Ora altri orologi potrebbero invece aiutarci a conoscere l’interno del pianeta.

Come sappiamo, la Terra non è uniforme, né come forma, né come composizione e distribuzione della massa. Non è semplicemente una sfera schiacciata ai poli.

Per il suo studio si fa spesso riferimento al geoide, cioè una superficie nella quale ogni punto è perpendicolare al centro di gravità, cioè in grado di tenere conto con buona approssimazione del rilievo terrestre. Tuttavia la determinazione di questa superficie è stata, finora, piuttosto approssimativa: se sappiamo che al livello medio del mare ci troviamo sul geoide, sui continenti il discorso cambia, e l’approssimazione può essere veramente elevata.
 

Un geoide  in tre dimensioni ricavato dai dati raccolti dalla missione GRACE della NASA CREDITI: NASA

La risposta a questo problema potrebbe venire dagli orologi atomici. Per via di un effetto previsto dalla relatività, gli orologi che si trovano più vicini a una fonte gravitazionale scorrono più lenti, quelli più lontani scorrono invece più veloci. Sapendo questo, è allora sufficiente collocare un orologio atomico a livello della superficie media del mare (dove siamo sicuramente sul geoide) e un altro in un qualsiasi altro punto. La differenza tra i due tempi consentirebbe così di risalire dove si trova il secondo orologio rispetto al geoide: se più veloce del primo si troverà sopra il livello del mare, se più lento invece si troverà sotto. Con questo sistema l’approssimazione sarebbe drasticamente ridotta e potremmo fare riferimento a un geoide estremamente accurato.
 

L'orologio atomico FOCS-1 CREDITI: Ufficio federale di metrologia METAS

 

Gli orologi atomici, però, esistono da decenni, così come sono conosciute queste implicazioni della relatività. Niente di nuovo sotto il Sole se non fosse che ora è possibile passare dalla teoria alla pratica.

Questo è quello che affermano ricercatori dell’Università di Zurigo con un lavoro pubblicato sulla rivista Geophysical Journal International.

La precisione degli orologi atomici solo recentemente ha raggiunto livelli sufficienti per lo scopo, ma rimaneva l’insormontabile problema che sono oggetti difficilmente trasportabili: pesano tonnellate e se ne stanno ben protetti nei laboratori. Ma lo scenario è destinato presto a cambiare e nei prossimi anni gli orologi atomici ad alta precisione saranno abbastanza leggeri da essere montati sui satelliti e da essere utilizzati in campo. Inoltre,  già le tecnologie attuali, come le fibre ottiche e i satelliti, dovrebbero essere sufficienti per coordinarli.

Secondo i ricercatori con la nuova generazione di strumenti si sarebbe già in grado, in teoria, di scoprire grandi corpi sotto la superficie terrestre, spingendosi fino a kilometri di profondità senza bisogno di trivelle o di deduzioni basate sulla sismica. Anche se ovviamente le misurazioni dovranno essere integrate con gli strumenti tradizionali, come i gravimetri.

Di tutte le applicazioni della sua teoria, forse a questa Einstein non aveva proprio pensato…

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