Il nucleo interno della Terra sta simultaneamente sciogliendosi e ghiacciando per via della circolazione del calore nel mantello roccioso che lo circonda. Questa è la conclusione di un nuovo studio portato avanti da scienziati della Univeristy of Leeds, della University of San Diego e dell’Indian Institute of Technology. Le scoperte, pubblicate il 19 Maggio su Nature, potrebbero aiutarci a capire come il nucleo interno si è formato e come il nucleo esterno si comporta da “geo-dinamo”, generando il campo magnetico terrestre.
“Le esatte origini del campo magnetico della Terra rimangono un mistero per gli scienziati” ha spiegato il co-autore della ricerca, il Dr. Jon Mound, dell’Università di Leeds. “Non possiamo raccogliere campioni provenienti dal centro della Terra, quindi dobbiamo basarci sui rilevamenti superficiali e sui modelli computerizzati per dirci cosa sta succedendo nel nucleo.”
“I nostri modelli ci forniscono una spiegazione piuttosto semplice a diverse misurazioni che sono rimaste nel mistero per molti anni. Suggerisce per esempio che le dinamiche che hanno luogo nel nucleo sono in qualche modo collegate ai movimenti delle placche tettoniche, cosa che è tutt’altro che evidente dalle osservazioni fatte in superficie.
“Se il nostro modello verrà verificato sarà un grande passo avanti verso una migliore comprensione di come il nucleo interno si è formato. Cosa che in cambio ci potrà aiutare a capire come viene generato il campo magnetico della Terra.”
Il nucleo della Terra è una palla di ferro solido delle dimensioni della nostra Luna. Questa palla è circondata da uno strato più esterno composto da ferro e nichel insieme ad altri elementi più leggeri in quantità minore. Questo strato si chiama nucleo esterno, sopra di esso c’è il mantello con le sue varie divisioni e per finire una crosta, che è quella su cui viviamo. Ovviamente la struttura è più complessa e stratificata (come si può notare nell’immagine in apertura).
Nell’arco di miliardi di anni, la Terra si è raffreddata nelle regioni interne facendo si che questo nucleo interno di ferro sciolgo si solidifichi parzialmente. Di consequenza, il nucleo interno solido è cresciuto nelle sue dimensioni ad una velocità di circa 1mm all’anno, man mano che i cristalli di ferro si ghiacciano e formano la massa solida che lo compone.
Il calore rilasciato durante il processo di raffreddamento del nucleo va a finire nel mantello e poi nella crosta sotto la forma di un processo chiamato Convezione. I correnti di calore rilasciati dal nucleo si muovono portando con se mantello sciolto caldo verso la superficie e spedendo parti di mantello freddo verso il nucleo. Questo processo di rilascio di calore è quello che fornisce l’energia al geo-dinamo della Terra ed è legato anche alla rotazione terrestre.
Gli scienziati hanno recentemente cominciato a capire che il nucleo interno potrebbe star sia sciogliendosi che ghiacciandosi, ma c’è stato molto dibattito a riguardo e riguardo alla possibilità che tutto l’interno della Terra si stia raffreddando. Adesso il team di ricerca che ha fatto questa pubblicazione crede di aver finalmente risolto il mistero.
Usando un modello computerizzato che simuli la convezione nel nucleo esterno insieme ai dati sismologici rilevati nell’ultimo secolo, hanno mostrato che il flusso di calore al confine tra il nucleo esterno ed il mantello varia in base alla struttura del mantello stesso. In alcune regioni, questa variazione è abbastanza grande da forzare il calore dal mantello di nuovo nel nucleo, facendo si che si sciolga localmente. Il modello mostra che sotto le regioni più attive sismicamente, come il Cerchio di Fuoco nel Pacifico, dove le placche tettoniche sono in fase di subduzione, le parti fredde delle placche oceaniche attirano moltissimo calore dal nucleo. Questo processo porta ad un ulteriore raffreddamento del mantello che genera flussi di materiale più freddo che attraverso il nucleo esterno e si ghiaccia direttamente sul nucleo interno.
Modello della Convezione nel mantello terrestre. Credit:NASA
Al contrario, in due grandi regioni sotto l’Africa e sotto il Pacifico, dove il mantello più basso è più caldo della media, meno calore fuoriesce dal nucleo. Il nucleo esterno sotto queste regioni può diventare abbastanza caldo da rimandare il calore verso il nucleo interno tornado a provocare uno scioglimento.
Il co-autore della ricerca, il Dr. Binod Sreenivasan, del Indian Institute of Technology ha dichiarato: “Se il nucleo interno della Terra si sta sciogliendo in alcuni posti, questo rende le dinamiche nel confine tra nucleo interno ed esterno, molto più complesse di quanto immaginavamo. “
“Da una parte, abbiamo mucchi di materiale leggero che viene costantemente rilasciato da questo confine dove ferro puro viene cristallizzato. D’altro cando, il processo di fusione di questo ferro produrrebbe un denso strato liquido sopra questo confine. Quindi, i mucchi di materiale leggero passeranno attraverso questo strato prima che cambino qualcosa nel nucleo esterno. “
“In maniera molto interessante, non tutti i modelli sui dinamo terrestri producono calore mentre vanno verso il nucleo interno. Quindi la possibilità che il nucleo interno si stia sciogliendo può mettere dei forti limiti intorno al regime di funzionamento del dinamo terrestre.
Il Co-autore, Dr. Sebastian Rost, dell’Università di Leeds ha aggiunto: “La concezione standard è stata quella di un nucleo interno che sta ghiacciando da per tutto e sta crescendo progressivamente, ma sembra che ci sono regioni dove in realtà in nucleo si sta sciogliendo. Il flusso di calore dal nucleo al mantello ci assicura che c’è ancora un processo di raffreddamento del nucleo esterno, ma sta anche crescendo nel tempo, questo comunque non significa che si tratta di un processo uniforme.”
“Il nostro modello ci permette di spiegare alcune misurazioni sismiche che hanno mostrato che c’è un denso strato liquido intorno al nucleo interno. Questa nostra teoria dello scioglimento locale potrebbe spiegare queste anomale osservazioni sismiche, per esempio, spiegando perché le onde sismiche dei terremoti viaggiano più veloce in alcune parti del nucleo rispetto ad altre. “
http://www.leeds.ac.uk/news/article/2013/the_earths_core_is_meltingand_freez
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