Gli scienziati teorizzano che all'interno della Terra le condizioni sono estremamente calde ed estremamente pressurizzate. Questo è ciò che consente di dividere il nucleo principalmente di ferro e nichel tra una regione interna solida e una regione esterna liquida. Si ritiene che la dinamica di questo nucleo sia responsabile della guida della magnetosfera protettiva del nostro pianeta, motivo per cui gli scienziati sono determinati a migliorare la loro comprensione di esso.
Grazie alle nuove ricerche condotte da un team internazionale di scienziati, sembra che anche la regione centrale ottenga la sua giusta quota di "neve"! Per dirla in altro modo, la loro ricerca ha dimostrato che all'interno del nucleo esterno, minuscole particelle di ferro si solidificano e cadono per formare pile spesse fino a 320 km (200 mi) sulla parte superiore del nucleo esterno. Questi risultati potrebbero migliorare notevolmente la nostra comprensione delle forze che colpiscono l'intero pianeta.
La ricerca è stata condotta da un team di ricercatori della Jackson School of Geosciences dell'Università del Texas ad Austin, guidati dal Prof. Youjun Zhang dell'Istituto di fisica atomica e molecolare della Sichuan University. Lo studio che descrive la loro ricerca è stato pubblicato nel numero del 23 dicembre del Journal of Geophysical Research (JGR) Solid Earth.
Studiare le profondità della Terra non è un compito facile poiché i radar penetranti nel terreno non possono sondare che il campionamento profondo e diretto sia assolutamente impossibile. Di conseguenza, i ricercatori sono costretti a studiare l'interno della Terra attraverso la scienza della sismologia, vale a dire lo studio delle onde sonore generate dall'attività geologica e che attraversano regolarmente il pianeta.
Misurando e analizzando queste onde, gli scienziati geologici sono in grado di ottenere un quadro migliore della struttura e della composizione degli interni. Negli ultimi anni hanno notato una discrepanza tra i dati sismici e gli attuali modelli del nucleo terrestre. In sostanza, le onde misurate si muoveranno più lentamente del previsto quando passano attraverso la base del nucleo esterno e più velocemente quando si muovono attraverso l'emisfero orientale del nucleo interno.
Per risolvere questo mistero, il Prof. Zhang e i suoi colleghi hanno proposto che la cristallizzazione delle particelle di ferro potrebbe avvenire nel nucleo esterno, creando un nucleo interno "innevato". La teoria dell'esistenza di uno strato di liquame tra il nucleo interno ed esterno è stata inizialmente proposta da S.I. Braginskii nel 1963, ma è stata respinta a causa della conoscenza prevalente delle condizioni di calore e pressione nel nucleo.
Tuttavia, utilizzando una serie di esperimenti condotti su materiali simili al nucleo e studi scientifici più recenti, il Prof. Zhang e il suo team sono stati in grado di dimostrare che la cristallizzazione nel nucleo esterno è effettivamente possibile. Inoltre, hanno scoperto che circa il 15% della parte più bassa del nucleo esterno potrebbe essere fatto di cristalli a base di ferro che alla fine cadranno e si depositeranno sopra il nucleo interno solido.
"È una specie di cosa bizzarra a cui pensare", ha dichiarato Nick Dygert, assistente professore all'Università del Tenessee, che ha contribuito a condurre la ricerca nell'ambito di una borsa di studio post dottorato con la JSG. "Hai cristalli all'interno del nucleo esterno che nevicano sul nucleo interno per una distanza di diverse centinaia di chilometri."
Come ha spiegato il prof. Jung-Fu Lin (un altro coautore dello studio), è simile a come si formano le rocce all'interno dei vulcani. "Il nucleo metallico della Terra funziona come una camera di magma che conosciamo meglio nella crosta", ha detto. Il team ha persino confrontato il cappello di processo facendo sì che pile di particelle di ferro si formino sul nucleo esterno della Terra con ciò che accade all'interno delle camere magmatiche più vicine alla superficie terrestre.
Considerando che la compattazione dei minerali crea la cosiddetta "roccia cumulata" nelle camere magmatiche, la compattazione delle particelle di ferro in profondità all'interno della Terra contribuisce alla crescita del nucleo interno e alla riduzione del nucleo esterno. L'accumulo di queste particelle contro il nucleo esterno spiegherebbe le aberrazioni sismiche poiché una variazione di spessore tra gli emisferi orientale e occidentale spiegherebbe il cambiamento di velocità.
Data l'influenza del nucleo sui fenomeni su tutto il pianeta - come la suddetta magnetosfera e il riscaldamento che guida l'attività tettonica - imparare di più sulla sua composizione e comportamento è essenziale per migliorare la nostra comprensione di come funzionano questi processi più grandi. A questo proposito, le ricerche condotte dal Prof. Zhang e dai suoi colleghi potrebbero aiutare a risolvere le domande di vecchia data sull'interno della Terra e su come è arrivato.
Come afferma Bruce Buffet, un professore di geoscienze presso l'UC Berkley che studia gli interni planetari (e non è stato coinvolto nello studio), afferma:
“Mettere in relazione le previsioni del modello con le osservazioni anomale ci consente di trarre inferenze sulle possibili composizioni del nucleo liquido e forse collegare queste informazioni alle condizioni prevalenti al momento della formazione del pianeta. La condizione di partenza è un fattore importante nel fatto che la Terra diventi il pianeta che conosciamo. "
Dato il modo in cui si ritiene che la magnetosfera terrestre e la sua attività tettonica abbiano giocato un ruolo vitale nell'emergenza e nell'evoluzione della vita, comprendere le dinamiche dell'interno del nostro pianeta potrebbe anche aiutare a cacciare esopianeti potenzialmente abitabili - per non parlare di extra- vita terrestre!
La ricerca è stata finanziata dalla National Natural Science Foundation della Cina, dai fondi di ricerca fondamentali per le università centrali, dalla Jackson School of Geosciences, dalla National Science Foundation e dalla Sloan Foundation.
