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Il nucleo terrestre è la porzione più interna del nostro pianeta, l'ultimo tra gli strati concentrici che compongono la struttura della Terra. Il suo raggio misura circa 3470 km ed è suddiviso in due porzioni: nucleo esterno (liquido) e nucleo interno (solido). Ma quali sono le loro proprietà? E come facciamo ad avere informazioni su una zona così inaccessibile del nostro pianeta?

Cos'è il nucleo terrestre

Il nucleo terrestre è la porzione più interna del nostro pianeta, ha un raggio di circa 3470 km ed è composto principalmente da ferro, nichel e da altri elementi leggeri come zolfo, ossigeno e carbonio. Ha un volume pari al 16% dell'intero pianeta e, essendo costituito in prevalenza da ferro, ne copre anche il 31% in massa. Come riportato da uno studio del geologo William F. McDonough, si stima che il nucleo esterno costituisca il 95% (in massa) di tutto il nucleo e che abbia una temperatura compresa tra i 3500 e i  3900°C circa. Il nucleo interno invece presenta temperature più alte, attorno ai 4900 – 5400°C  e si presenta allo stato solido a causa delle altissime pressioni raggiunte a questa profondità. Si stima che il nucleo si sia formato abbastanza presto nella storia della Terra, a circa 30-50 milioni di anni dall'origine del sistema solare – o, se preferite a circa 4,567 miliardi di anni dal Big Bang.

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La struttura del nucleo terrestre

Come abbiamo anticipato, il nucleo terrestre può essere diviso in due porzioni: nucleo interno e nucleo esterno. Ma quali sono le loro caratteristiche?

Nucleo esterno

Il nucleo esterno è composto principalmente da roccia fusa, si estende dai 2880 km di profondità (discontinuità di Gutenberg, a contatto con il mantello inferiore) fino ai 5155 km circa e si stima avere una temperatura compresa tra i 3500°C e i 3900°C. Per quanto riguarda la sua composizione, questa sarebbe costituita da ferro e nichel per almeno l'80-90%, con la restante parte composta da elementi più leggeri come ossigeno e zolfo.
Pensate che è proprio in quest'area del nostro pianeta che si origina il campo magnetico terrestre: si suppone che il nucleo esterno si comporti come una dinamo capace di generare un campo magnetico a partire dal movimento di una massa elettrificata – cioè la roccia fusa ricca in ferro.

Nucleo interno

Il nucleo interno ha un raggio di circa 1210 km e una temperatura compresa tra i 4900 e i 5400°C. La composizione è simile a quella del nucleo esterno, con la differenza che, in questo caso, è composto quasi interamente da ferro e nichel. In realtà secondo alcuni studi, come quello pubblicato dal geologo del Caltech Don L. Anderson, esisterebbe anche un nucleo interno al nucleo interno, una sorta di terzo livello composto quasi unicamente da ferro – anche se prima di confermare ufficialmente questa ipotesi saranno necessari molti altri studi sull'argomento.

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in foto: In blu il nucleo esterno, in rosso a pois il nucleo interno e in rosso pieno il nucleo interno–interno (Anderson, 2002).

Come facciamo a sapere com'è fatto il nucleo terrestre

Il nucleo terrestre si trova a una profondità tale da rendere impossibile un qualsiasi tipo di campionamento diretto. Quello che possiamo fare, quindi, è basarci su dati "indiretti", come ad esempio lo studio delle onde sismiche.
Nel 1896 il fisico Emil Wiechert propose il primo modello della Terra al cui interno era presente un nucleo a base di ferro, anche se le prime prove a conferma di questo dato arrivarono dal geofisico R. D. Oldham che identificò un cambiamento nel comportamento delle onde P ed S in profondità. Si scoprì in seguito che quello era il contatto nucleo-mantello, che Gutenberg stimò in seguito trovarsi a una profondità di circa 2900 km. La suddivisione tra nucleo interno ed esterno è invece da attribuire alla geofisica Inge Lehmann che per prima riuscì a capire l'esistenza di un livello solido all'interno di uno liquido più esterno.

A queste informazioni si aggiunsero poi negli anni seguenti quelle relative alla gravità terrestre, al suo campo magnetico e a tutta una serie di prove di laboratorio per ricreare un materiale affine a quello del nucleo interno, così da comprenderne l'esatta composizione chimica.

Bibliografia
Allegre, Claude J., et al. "The chemical composition of the Earth." Earth and Planetary Science Letters 134.3-4 (1995): 515-526.
Anderson, Don L. "The inner inner core of Earth." Proceedings of the National Academy of Sciences 99.22 (2002): 13966-13968.
Brush, Stephen G. "Discovery of the Earth’s core." American Journal of Physics 48.9 (1980): 705-724.
Litasov, Konstantin D., and A. F. Shatskiy. "Composition of the Earth’s core: A review." Russian Geology and Geophysics 57.1 (2016): 22-46.
McDonough, William F. "Earth’s core." Encyclopedia of geochemistry (1998): 151-156.
Wen, Lianxing. "Earth’s Structure, Core." Encyclopedia of Solid Earth Geophysics (2019): 1-3.

Articolo a cura di
Stefano Gandelli