Il nucleo della Terra conterrebbe grandi depositi di elio: perché il nuovo studio è importante

Un recente studio guidato dal fisico Haruki Takezawa dell’Università di Tokyo ha dimostrato che il nucleo terrestre può contenere enormi quantità di elio, proveniente dalla nebulosa primordiale da cui si è originato il Sistema solare e quindi anche il nostro pianeta. L’elio è un gas molto volatile e inerte che nel tempo sarebbe dovuto fuoriuscire in superficie, ma i ricercatori hanno provato che alle pressioni e temperature estremamente elevate tipiche del nucleo terrestre è in grado di legarsi al ferro che costituisce questo strato, rimanendo intrappolato. Questa caratteristica ha importanti implicazioni nella conoscenza del nucleo e della sua origine. In particolare, testimonierebbe il fatto che la Terra si è formata più rapidamente di quanto si pensasse.

La scoperta del comportamento dell’elio nel nucleo

I gas nobili come l’elio sono sempre stati considerati chimicamente inerti, dal momento che non possono formare legami stabili in condizioni normali. Un nuovo studio ha però rivelato che l’elio può legarsi al ferro se sottoposto alle pressioni e temperature estreme presenti nel nucleo terrestre. In particolare, in queste condizioni, anziché rimanere separato dal ferro, può essere incorporato nella sua struttura cristallina originando composti. Anche se era già stato ipotizzato che l’elio potesse essere inglobato nei metalli in presenza di queste temperature e pressioni, non si era mai ottenuta una conferma sperimentale. Inoltre, si è visto che questi composti del ferro possono contenere fino al 3,3% di elio, molto più di quanto si pensasse in base a studi precedenti. La scoperta è stata fatta esponendo in laboratorio il ferro e l’elio a pressioni comprese tra 5 e 55 gigapascal (da 50.000 a 550.000 volte la pressione atmosferica) e temperature comprese tra 1000 e quasi 3000 kelvin. Inoltre, le analisi chimiche sono state eseguite mantenendo i campioni a temperature molto basse in modo da evitare la fuoriuscita di elio dal ferro, dal momento che questo gas si disperde molto facilmente. Così è stato possibile intercettare quantità maggiori di elio rispetto a quanto era stato fatto negli studi passati e comprendere quindi che il nucleo può averne catturato molto.

Le implicazioni nella conoscenza del nucleo terrestre e della sua origine

Lo studio porta a ipotizzare che l’elio si trovi in enormi quantità nel nucleo terrestre sotto forma di isotopo elio-3, caratterizzato da due protoni e un neutrone. L’elio-3 non si forma sulla Terra ma proviene dalla nebulosa primordiale da cui il nostro pianeta si è originato. Questa nebulosa era costituita da polveri e gas, di cui il 90% era idrogeno e il 9% elio. L’elio sarebbe stato catturato nelle prime fasi della formazione del nostro pianeta. Era già noto che l’interno della Terra contenesse elio, dal momento che fuoriesce in superficie attraverso le eruzioni vulcaniche. Tuttavia, fino a ora si credeva che l’elio fosse immagazzinato nel mantello, intrappolato in antiche rocce. Non si sapeva poi come, essendo così leggero e inerte, dopo miliardi di anni potesse ancora trovarsi all’interno del nostro pianeta. Inoltre, si sa che la nebulosa primordiale ha trattenuto l’elio-3 solo per pochi milioni di anni a causa della sua volatilità. Di conseguenza, provare che il nucleo contiene molto elio-3 equivale permette di dimostrare che la Terra si è formata in qualche milione di anni, un tempo molto più breve rispetto a quello che è stato ipotizzato in passato.

non perderti questo articolo

Come si è formata la Terra dalle origini? Ecco la spiegazione della teoria più accreditata