Il Cuore Misterioso della Terra

Il Cuore Misterioso della Terra

 

Secondo le teorie più accreditate il nucleo interno della Terra si sarebbe formato circa un miliardo di anni fa quando una massa di ferro ha iniziato a cristallizzarsi all’interno di una sfera di metallo liquido ampia 6500 chilometri, presente al centro del pianeta. Secondo un nuovo studio realizzato da un team della Case Western Reserve University e pubblicato su Earth and Planetary Science Letters, questa ipotesi non sarebbe ammissibile, o almeno non si sarebbe ancora trovata una spiegazione convincente del processo.

Il nucleo terrestre è il più interno degli involucri concentrici in cui è suddivisa la Terra e viene ulteriormente suddiviso in nucleo esterno, liquido e composto principalmente da ferro e nichel, e nucleo interno, costituito quasi esclusivamente da ferro allo stato cristallino. La cristallizzazione è il passaggio dallo stato liquido a quello solido cristallino. Il team fa riferimento al mistero relativo alla formazione del nucleo interno con il termine “paradosso di nucleazione”, secondo il quale la spiegazione fornita attualmente della presenza di un nucleo interno di ferro cristallizzato non tiene presente un punto fondamentale.

Infatti per avviare il processo di cristallizzazione nel nucleo occorre una straordinaria quantità di energia. Tale energia aggiuntiva, chiamata barriera di nucleazione, sarebbe il fattore ad oggi non ancora previsto dai modelli relativi al cuore più profondo della Terra. Per superare la barriera di nucleazione e iniziare a solidificarsi, il liquido dovrebbe raffreddarsi ben al di sotto del suo punto di congelamento, oppure dovrebbe aggiungersi qualche materiale al metallo liquido del nucleo, per poter ridurre sostanzialmente la quantità di raffreddamento richiesta dal processo.

Ma la barriera di nucleazione per il metallo, alle pressioni straordinarie presenti al centro della Terra, è enorme. “Sembra che tutti, noi inclusi, abbiano trascurato questo importante problema, che il metallo non inizia a cristallizzare istantaneamente, a meno che non ci sia qualcosa che abbassa di parecchio la barriera”, ha detto Steven Hauck, uno degli autori dello studio. Il team ritiene che le soluzioni più ovvie del problema siano entrambe difficili da sostenere.

Ad esempio ipotizziamo che il nucleo interno sia stato soggetto in qualche modo a un super-raffreddamento: se il centro della Terra avesse raggiunto la temperatura necessaria, quasi l’intero nucleo si sarebbe cristallizzato rapidamente, ma le prove indicano che non è così. In alternativa potrebbe essere successo qualcosa che ha abbassato la barriera di nucleazione, permettendo che la cristallizzazione avvenisse a temperature più elevate. Per il momento il team preferisce questa seconda ipotesi, cioè che grandi oggetti di metallo solido siano scesi gradualmente dal mantello roccioso e siano penetrati nel nucleo, abbassando la barriera di nucleazione. Ma questa ipotesi richiederebbe una massa considerevole, forse della dimensione di una grande città, per essere sufficientemente pesante da precipitare attraverso il mantello e grande abbastanza da costituire il nucleo senza dissolversi del tutto.

“D’altro canto potrebbe esserci qualche formazione ordinaria dei nuclei planetari a cui non abbiamo mai pensato, qualcosa che permetta di superare la barriera di nucleazione?”, conclude James Van Orman, tra gli autori dello studio. “È tempo che la comunità scientifica intera ripensi a questo problema, e a come testarlo. Il nucleo interno esiste, e ora dobbiamo scoprire come si è formato”.
[ Barbara Bubbi ]

Image Credit: Lawrence Berkeley National Laboratory