Gli scienziati hanno recentemente scoperto che il nucleo interno della Terra, a lungo ritenuto una palla immobile di metallo solido, potrebbe essere molto meno rigido di quanto si pensasse. Ora, un nuovo studio suggerisce che questa sorprendente "morbidezza" potrebbe essere causata da atomi iperattivi che si muovono all’interno della loro struttura molecolare.

 

I misteri del nucleo interno

Il nucleo interno è un enorme ammasso sferico di metallo, prevalentemente ferro, che ha un raggio di circa 1.220 chilometri e risale ad almeno 1 miliardo di anni fa. È avvolto dal nucleo esterno, un mare di metalli liquidi vorticosi, che è a sua volta circondato da un massiccio strato di roccia fusa, noto come mantello, che si trova appena sotto la crosta solida su cui viviamo.

La pressione nel cuore del nostro pianeta è immensa, quindi gli esperti inizialmente credevano che il nucleo dovesse essere completamente solido e che gli atomi di ferro al suo interno, disposti in un massiccio reticolo esagonale, rimanessero perennemente bloccati. Ma nel 2021, le onde sismiche dei terremoti hanno rivelato che ci sono molte incoerenze all’interno del nucleo interno, successivamente descritto da alcuni scienziati come un “ mondo mollo nascosto”.

Studi successivi hanno suggerito che ciò potrebbe essere causato da vortici di ferro liquido intrappolati all’interno del nucleo o che esista uno stato superionico, dove gli atomi di altri elementi come il carbonio e l’idrogeno scivolano costantemente attraverso il massiccio reticolo di atomi di ferro del nucleo. 

Il nuovo studio, pubblicato il 2 ottobre sulla rivista Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, fornisce una spiegazione alternativa per ciò che accade nel cuore del nostro pianeta.

supercella

Una simulazione mostra come gruppi di atomi di ferro si muovono attorno alla “supercella”.
Crediti: Jung-Fu Lin / UT Jackson School of Geosciences

 

Nucleo in laboratorio e simulato

I ricercatori hanno ricreato l’intensa pressione presente nel nucleo interno in laboratorio e hanno osservato come si comportano gli atomi di ferro in queste condizioni. Poi, hanno inserito i dati in un programma di apprendimento informatico per creare un nucleo virtuale simulato che hanno soprannominato “supercella”.

Utilizzando la supercella, il team è stato in grado di vedere come gli atomi di ferro si muovono all’interno della loro struttura apparentemente rigida.

I risultati suggeriscono che gli atomi all’interno del nucleo interno possono “muoversi molto più di quanto avessimo mai immaginato”, ha detto in una dichiarazione il coautore dello studio Jung-Fu Lin, geofisico dell’Università del Texas ad Austin.

Le simulazioni delle supercelle mostrano che alcuni di questi atomi possono muoversi in gruppi, occupando altre posizioni nel reticolo senza comprometterne la forma complessiva, un po' come gli ospiti a cena cambiano posto a un tavolo senza aggiungere o rimuovere sedie, hanno spiegato i ricercatori. Questo tipo di movimento è noto come "movimento collettivo".

"Questo maggiore movimento rende il nucleo interno meno rigido [e] più debole contro le forze di taglio", ha detto Lin. Ciò potrebbe spiegare perché il nucleo interno è “sorprendentemente morbido”, ha aggiunto.

I ricercatori ritengono che le nuove scoperte potrebbero anche aggiungere nuovi tasselli ad altri misteri del nucleo interno, come il modo in cui aiuta a generare il campo magnetico della Terra.