Il nucleo interno della Terra potrebbe essere riempito con una strana sostanza che non è né solida né liquida. Per più di mezzo secolo, gli scienziati hanno creduto che i recessi più profondi della Terra fossero costituiti da un nucleo esterno fuso che circonda una sfera densamente compressa di solida lega di ferro. Ma una nuova ricerca, pubblicata il 9 febbraio sulla rivista Nature, offre una rara visione della struttura interna del pianeta ed è molto più strana di quanto si pensasse in precedenza.
Lo stato superionico del nucleo terrestre
Nuove simulazioni al computer suggeriscono che il nucleo interno caldo e altamente pressurizzato della Terra potrebbe esistere in uno “stato superionico” – una miscela vorticosa di molecole di idrogeno, ossigeno e carbonio, che scivola continuamente attraverso un reticolo di ferro simile a una griglia.
“Troviamo che idrogeno, ossigeno e carbonio nel ferro esagonale compatto si trasformano in uno stato superionico nelle condizioni del nucleo interno, mostrando coefficienti di diffusione elevati come un liquido”, hanno scritto i ricercatori nel loro articolo. “Questo suggerisce che il nucleo interno può essere in uno stato superionico piuttosto che in un normale stato solido”.
Cosa c’è all’interno del cuore del pianeta
Il nucleo del pianeta è soggetto a pressioni da schiacciamento e temperature torride come la superficie del sole, e il suo contenuto è stato a lungo oggetto di speculazioni tra scienziati e autori di fantascienza allo stesso modo. Dagli anni ’50, i progressi nello studio delle onde sismiche generate dai terremoti – che viaggiano attraverso il nucleo – hanno consentito ai ricercatori di fare ipotesi più raffinate su cosa c’è all’interno del cuore del pianeta, ma ancora oggi il quadro è tutt’altro che chiaro.
Uno studio del 2021 su come un tipo di onda sismica chiamata onda di taglio (o ‘s’) si è mossa attraverso l’interno del nostro pianeta ha rivelato che il nucleo interno della Terra non è di ferro solido, come si credeva una volta, ma è invece composto da vari stati di un materiale ‘molliccio’, costituito da una lega di ferro di atomi di ferro ed elementi più leggeri, come ossigeno o carbonio.
Ma gli scienziati non erano sicuri in cosa consistesse questa poltiglia. L’accesso al nucleo tramite la sonda è impossibile, quindi per il nuovo studio i ricercatori si sono rivolti invece a una simulazione: la compilazione di dati sismici e l’inserimento in un programma informatico avanzato progettato per
ricreare gli effetti delle pressioni e delle temperature estreme del nucleo su un assortimento di probabili elementi fondamentali: come ferro, idrogeno, ossigeno e carbonio. In un solido regolare, gli atomi si dispongono in griglie ripetute, ma le simulazioni del nucleo suggeriscono invece che nel nucleo terrestre gli atomi verrebbero trasformati in una lega superionica, una struttura di atomi di ferro attorno al quale gli altri elementi, spinti da potenti correnti di convezione, sono in grado di nuotare liberamente.“È abbastanza anormale”, ha affermato in una dichiarazione l’autore del primo studio Yu He, un geofisico dell’Accademia cinese delle scienze. “La solidificazione del ferro al confine del nucleo interno non cambia la mobilità di questi elementi leggeri e la convezione degli elementi luminosi è continua nel nucleo interno”.
Se la simulazione è in linea con la realtà, il flusso costante dei materiali superionici pastosi potrebbe aiutare a spiegare perché la struttura del nucleo interno sembra cambiare così tanto nel tempo e persino come vengono generate le potenti correnti di convezione responsabili della creazione del campo magnetico terrestre. Ma prima, il modello dovrà essere provato.
“Dovremo aspettare che l’ambiente sperimentale diventi maturo per replicare le condizioni del nucleo interno e esaminare i modelli proposti. Vedremo quindi quali dei modelli sono fisici”, Hrvoje Tkalčić, capo di sismologia e geofisica matematica presso l’Australian National L’Università di Canberra, che non è stata coinvolta nello studio. “Nel frattempo, la sismologia globale sta facendo progressi, con più sonde sismiche che stanno diventando rapidamente disponibili e speriamo di vincolare alcuni dei parametri chiave che determinano i modelli geofisici del nucleo interno nel prossimo decennio”.