Peter Tucker
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Un giorno, circa un miliardo di anni fa, il nucleo interno della Terra ebbe uno scatto di crescita. La sfera di metallo liquido al centro del nostro pianeta si è rapidamente cristallizzata a causa dell'abbassamento delle temperature, crescendo costantemente verso l'esterno fino a raggiungere il diametro di circa 760 miglia (1.220 chilometri) a cui si pensa si estenda oggi.
Questa è la storia convenzionale della creazione del nucleo interno, comunque. Ma secondo un nuovo articolo pubblicato online questa settimana sulla rivista Earth and Planetary Science Letters, quella storia è impossibile.
Nel documento, i ricercatori hanno sostenuto che il modello standard di come si è formato il nucleo della Terra manca di un dettaglio cruciale su come i metalli cristallizzano: un calo massiccio e obbligatorio della temperatura che sarebbe estremamente difficile da ottenere alle pressioni del nucleo. [6 Visioni del nucleo terrestre]
Ancora più strano, hanno detto i ricercatori, una volta tenuto conto di questo dettaglio mancante, la scienza sembra suggerire che il nucleo interno della Terra non dovrebbe esistere affatto.
Il paradosso al centro del nostro pianeta
"Tutti, compresi noi stessi, sembravano mancare a questo grosso problema", ha detto in una dichiarazione l'autore dello studio Steven Hauck, professore di Scienze della Terra, Ambientali e Planetarie presso la Case Western Reserve University in Ohio. Vale a dire, mancavano "che i metalli non inizino a cristallizzare istantaneamente a meno che non ci sia qualcosa che abbassi molto la barriera energetica".
In chimica, questa energia extra è nota come barriera di nucleazione: il punto in cui un composto cambia visibilmente la sua fase termodinamica. L'acqua liquida, ad esempio, si congela in un solido al familiare 32 gradi Fahrenheit (0 gradi Celsius). Se hai mai fatto cubetti di ghiaccio a casa, però, sai che anche l'acqua conservata al punto di congelamento può richiedere diverse ore per cristallizzarsi completamente. Per accelerare il processo, è necessario esporre l'acqua a temperature notevolmente più fredde (questo è chiamato "supercooling") o esporla a un pezzo di ghiaccio già solido per abbassare la barriera di nucleazione, riducendo la quantità di raffreddamento richiesta.
Il supercooling è facilmente ottenibile per un singolo cubetto di ghiaccio, ma per il gigantesco nucleo interno della Terra, le cose si fanno un po 'più complicate, hanno detto i ricercatori.
"Alla pressione del nucleo, dovrebbe raffreddare 1.000 gradi Kelvin [1.000 gradi C o 1.800 gradi F] o più al di sotto della temperatura di fusione per cristallizzare spontaneamente dal liquido puro", ha detto Hauck. "E questo è un sacco di raffreddamento, soprattutto perché al momento, la comunità scientifica pensa che la Terra si raffreddi forse di circa 100 gradi K per miliardo di anni".
Secondo questo modello, "il nucleo interno non dovrebbe esistere affatto, perché non avrebbe potuto essere raffreddato fino a quel punto", ha detto l'autore dello studio Jim Van Orman, anche professore di Scienze della Terra, Ambientali e Planetarie presso Case Western. La barriera di nucleazione del nucleo interno fuso, ha detto, deve essersi abbassata in qualche altro modo, ma come?
Il nocciolo del problema
Nel loro articolo, i ricercatori hanno proposto una possibilità: forse una massiccia pepita di lega metallica solida è caduta dal mantello e si è tuffata nel nucleo liquido. Come un cubetto di ghiaccio lasciato cadere in un bicchiere di acqua che si congela lentamente, questo solido pezzo di metallo avrebbe potuto abbassare la barriera di nucleazione del nucleo abbastanza da avviare una rapida cristallizzazione.
C'è un grande avvertimento, però: dovrebbe essere un pezzo di metallo davvero enorme per funzionare.
"Per essere rilasciata nel nucleo e poi arrivare fino al centro della Terra senza dissolversi ... questa gocciolina dovrebbe avere un raggio dell'ordine di circa 10 km [6,2 miglia]", ha detto Van Orman . Ciò significa un diametro circa la lunghezza dell'isola di Manhattan.
I ricercatori di Case Western hanno affermato che mentre preferiscono questa nuova spiegazione al modello convenzionale, sono ansiosi che i membri della comunità scientifica si confrontino con le loro teorie.
"Abbiamo parlato di quali idee sono non plausibili e abbiamo suggerito un'idea che è potenzialmente plausibile", ha detto Hauck. "Se è successo in questo modo, è possibile che qualche segno di quell'evento possa essere rilevabile attraverso studi sismici. Studiare la parte più centrale del pianeta è il più difficile da raggiungere con queste onde, quindi ci vorrà del tempo".
Si spera che possiamo aspettarci una risposta entro i prossimi miliardi di anni.