L’acqua proveniente dalla superficie terrestre può penetrare in profondità nel pianeta e una nuova ricerca spiega come modifica la regione più esterna del nucleo liquido metallico. La scoperta potrebbe spiegare la presenza di un sottile strato di materiale all’interno del pianeta che ha sconcertato i geologi per decenni.
La crosta terrestre è composta da placche tettoniche che si sfregano e scivolano l’una sotto l’altra; nel corso di miliardi di anni, queste zone di subduzione hanno trasportato l’acqua nel mantello inferiore . Quando quest’acqua raggiunge il confine tra nucleo e mantello, a circa 2.900 chilometri sotto la superficie, innesca una potente interazione chimica. Un team proveniente da Corea del Sud, Stati Uniti e Germania ha dimostrato che questo crea uno strato centrale superiore ricco di idrogeno e invia la silice al mantello inferiore. “Per anni si è creduto che lo scambio di materiale tra il nucleo della Terra e il mantello fosse limitato“, afferma lo scienziato dei materiali Dan Shim dell’Arizona State University. “Tuttavia, i nostri recenti esperimenti ad alta pressione rivelano una storia diversa. Abbiamo scoperto che quando l’acqua raggiunge il confine nucleo-mantello, reagisce con il silicio nel nucleo, formando silice”. La miscela di ferro e nichel del nucleo esterno svolge un ruolo significativo nella generazione del campo magnetico terrestre , che essenzialmente protegge la vita sul pianeta dai venti solari e dalle radiazioni. Quindi è importante capire come funzionano le parti interne della Terra e come si sono evolute nel tempo. Il confine nucleo-mantello della Terra cambia da silicato a metallo in modo abbastanza netto e non si sa molto sugli scambi chimici. Decenni fa , i ricercatori che registravano le onde sismiche attraverso le viscide viscere della Terra documentarono uno strato sottile spesso poco più di poche centinaia di chilometri, ma fino ad ora nessuno sapeva da dove provenisse questo proposto strato “E primo”. “Suggeriamo che tale scambio chimico tra il nucleo e il mantello nel trasporto profondo di acqua potrebbe aver contribuito alla formazione del presunto strato primario E”, scrive il team . I sismologi hanno mappato alcune caratteristiche insolite che suggeriscono che questo strato metallico liquido modificato sarà meno denso e avrà velocità sismiche più lente. Si ritiene che queste differenze di densità coinvolgano diverse concentrazioni di elementi leggeri, come l’idrogeno o il silicio .
Ma un aumento della concentrazione di un singolo elemento leggero farebbe aumentare la velocità mentre la densità diminuirebbe, rendendo difficile conciliare l’osservazione sismica e la stabilità dinamica dello strato primario E. Come possibile spiegazione è stato proposto l’aumento della concentrazione di un elemento luminoso mentre si diminuisce la concentrazione di un altro. Tuttavia, gli scienziati non erano a conoscenza di un simile processo di scambio. Il team ha utilizzato celle a incudine di diamante riscaldate al laser per imitare le condizioni di pressione-temperatura al confine tra nucleo e mantello. Hanno dimostrato che l’acqua che viene subdotta nel nucleo della Terra potrebbe reagire chimicamente con i materiali presenti per trasformare il nucleo esterno in una pellicola ricca di idrogeno e disperdere i cristalli di silice che salgono e si uniscono al mantello. Lo strato di materiale ricco di idrogeno e povero di silicio che si forma nella parte superiore del nucleo avrebbe meno densità e meno velocità, corrispondendo alle osservazioni delle onde sismiche. Il film centrale alterato potrebbe a sua volta avere un impatto significativo sul ciclo delle acque profonde e il team afferma che i loro risultati suggeriscono un ciclo globale dell’acqua più complesso di quanto pensassimo. “Questa scoperta, insieme alla nostra precedente osservazione di diamanti che si formano dalla reazione dell’acqua con il carbonio nel ferro liquido sotto pressione estrema”, dice Shim , “indica un’interazione nucleo-mantello molto più dinamica, suggerendo un sostanziale scambio di materiale”.
