nucleo-raffreddamento

Un recente studio, pubblicato il 15 gennaio 2022 sulla rivista Earth and Planetary Science Letters, ha affermato che il nucleo della Terra si sta raffreddando più rapidamente di quanto previsto. Questo dipenderebbe dalle proprietà di un minerale, la bridgmanite, che si trova al contatto tra il nucleo esterno (liquido) e il sovrastante mantello. Secondo i ricercatori, infatti, questo minerale riuscirebbe a condurre calore meglio di quanto si pensasse, disperdendo quindi con più facilità l'energia termica dell'interno della Terra.  In realtà la notizia andrebbe presa con le pinze, e in questo articolo vi spieghiamo il perché.

Il raffreddamento del nucleo terrestre

Che il nucleo terrestre si stia raffreddando non è certo una notizia nuova o sconvolgente. A partire da 4,5 miliardi di anni fa, quando la Terra era solo una palla di materiale incandescente, il nostro pianeta si è progressivamente raffreddato, permettendo la formazione delle crosta terrestre e del mantello. Ad ogni modo, ancora oggi il calore emesso dal centro della Terra è abbondante e necessario per innescare processi come la convezione del mantello, la tettonica delle placche e il vulcanismo.

Il punto è che, ad oggi, non sappiamo con esattezza quanto in fretta si stia raffreddando il nucleo, e quindi non sappiamo dire quando finirà l'energia necessaria per permettere a tutti questi processi di funzionare. Una possibile risposta la possiamo trovare studiando il principale minerale che si trova al confine tra nucleo esterno e mantello: la bridgmanite. Si tratta di un silicato di ferro e magnesio con formula (Mg,Fe)SiO3 che forma una sorta di "barriera" tra nucleo e mantello a circa 2900 km di profondità: conoscerne nel dettaglio le proprietà termiche potrebbe aiutarci a capire quanto velocemente viene disperso il calore da uno strato all'altro.

Gli studi sulla bridgmanite

Un team di ricerca del Politecnico federale di Zurigo, guidato dal professor Motohiko Murakami, ha deciso di analizzare più nel dettaglio le proprietà termiche della bridgmanite. Per farlo hanno dovuto replicare in laboratorio le condizioni estreme di temperatura e pressione che ci sono all'interfaccia tra nucleo e mantello, utilizzando uno strumento che sfrutta delle incudini in diamante scaldate da un laser.

bridgmanite campione
in foto: Campione di bridgmanite analizzato durante lo studio (credit: Murakami et al., 2021).

I risultati di questo studio hanno mostrato come la conducibilità termica della bridgmanite sia circa 1,5 volte più grande di quanto presunto, permettendo agli autori di ipotizzare che il flusso di calore verso il mantello sia più alto del previsto. Questo aumenterebbe la convenzione nel mantello, "esaurendo" in un tempo minore il calore dell'interno della Terra. Come se non bastasse, questo raffreddamento permetterebbe con il tempo di favorire la stabilità di un altro minerale, la post-perovskite, che conduce il calore ancora meglio della bridgmanite, comportando un raffreddamento del nucleo ancora più rapido.
Queste le parole del professor Murakami:

I nostri risultati possono darci una nuova prospettiva sull'evoluzione delle dinamiche terrestri. Suggeriscono che la Terra, come gli altri pianeti rocciosi, Mercurio e Marte, si sta raffreddando e sta diventando inattiva più velocemente di quanto previsto.

Dubbi sullo studio

Tra le varie voci che sollevano dubbi sulle conclusioni dello studio troviamo quella di Carlo Doglioni, presidente dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), che evidenzia come al momento non si sappia con certezza quanta bridgmanite sia presente tra nucleo e mantello, né tantomeno quale sia l'esatta temperatura a quelle profondità. Queste le sue parole:

Partire dallo studio di un singolo minerale per estrapolare conclusioni sull'evoluzione dell'intero pianeta mi pare azzardato, anche perché non si tiene conto di evidenze emerse negli anni circa la reale capacità di convezione del mantello.

Bibliografia
Murakami, Motohiko, et al. "Radiative thermal conductivity of single-crystal bridgmanite at the core-mantle boundary with implications for thermal evolution of the Earth." Earth and Planetary Science Letters 578 (2022): 117329.

Articolo a cura di
Stefano Gandelli