Approfondimento 1 - Perché la Terra ha una struttura a cipolla?

Lo studio dell'interno della Terra con l'aiuto delle onde sismiche ha definito i confini di una struttura a involucri, o gusci, concentrici che era stata già ipotizzata. E' una struttura a cipolla simile a quella che caratterizza tutti gli altri pianeti del Sistema solare e per capire il meccanismo di formazione bisogna proprio rifarsi alla nascita della Terra e all'origine dell'intero Sistema solare.

immagine

Fig. 1 - Fasi di formazione del sistema solare.

Circa 5 miliardi e mezzo di anni fa una nube cosmica avrebbe cominciato a concentrarsi ruotando lentamente su se stessa. 5 miliardi di anni fa la contrazione avrebbe acceso il Sole provocando un violento "vento solare" che sarebbe passato come un uragano fra gli atomi, le molecole e le particelle della polvere della nube cosmica facendo restare più vicino al Sole le parti più pesanti e spingendo le più leggere molto lontano. Si sarebbe quindi formato una specie di disco con fasce di materiali a densità decrescente verso l'esterno.

Un disco, detto protoplanetario, simile a quelli che le recenti tecnologie di esplorazione all'infrarosso hanno rilevato attorno a un certo numero, finora assai limitato, di stelle (fig. 2).

immagine

Fig. 2 - Possibile disco protoplanetario attorno alla stella Beta Pictoris.

I frammenti di massa simile avrebbero cominciato ad attrarsi fra loro (fig. 3) e ad attirare altri frammenti man mano che la loro massa totale cresceva, formando anelli sempre più densi. Da questi anelli avrebbero avuto origine i primi abbozzi di pianeta: i protopianeti.

Ruotando attorno al Sole i protopianeti avrebbero svolto la funzione di "scope cosmiche" raccogliendo sempre più blocchi, anche di enormi dimensioni, accrescendosi a loro spese. A quegli enormi blocchi di materiale abbiamo dato il nome di meteoriti.

immagine

Fig. 3 - Urto fra protopianeti.

Questa straordinaria azione di pulizia spaziale sarebbe durata da circa 4 miliardi e 200 milioni di anni fa a circa 3 miliardi e 800 milioni di anni fa. Oggi è rimasto poco di grosso da raccogliere lungo l'orbita della Terra e quindi i meteoriti sono rari, ma l'intensissimo bombardamento durato tutte quelle centinaia di milioni d'anni è ormai generalmente ritenuto responsabile sia della struttura a cipolla della Terra, sia dell'enorme calore che tenne semifuso il pianeta nei primi tempi della sua vita, sia dell'attuale calore dell'interno della Terra.

L'enorme calore provocato da quegli urti giganteschi avrebbe infatti fuso completamente, o in gran parte, la Terra primitiva e avrebbe permesso ai materiali di diversa densità in arrivo, o già presenti, di distribuirsi liberamente all'interno del pianeta secondo la loro densità.

In altre parole i più pesanti verso il fondo (e quindi verso il centro) e i più leggeri verso la superficie. Così i materiali ferrosi arrivati dallo spazio sarebbero andati a costituire il nucleo, i silicati più pesanti, contenenti il ferro e il magnesio, a formare il mantello e i silicati più leggeri a costituire gran parte della crosta formando, globalmente, una serie di involucri o, appunto, gusci concentrici.

Perché l'interno della Terra è ancora così caldo?

Una parte del calore iniziale della Terra, oltre a provenire dall'urto di grandi meteoriti o addirittura di asteroidi (si pensi come si scalda un chiodo battuto da un martello) sarebbe stato causato anche dalla trasformazione in energia cinetica (e quindi in calore) dell'energia potenziale delle enormi masse meteoritiche durante la loro lenta discesa verso le parti profonde della Terra.

Fino a qualche tempo fa si pensava che la Terra si stesse gradualmente raffreddando perdendo il suo calore nello spazio. Oggi si pensa che appena il 10% di quel calore originario sia presente, concentrato essenzialmente nel nucleo (dove il suo mantenimento è favorito dalla enorme pressione) e che il resto dipenda, in buona parte, dalla presenza di materiali radioattivi (portati sempre dai meteoriti nel corso del grande bombardamento iniziale) presenti a diversa profondità.

I nuclei degli atomi degli elementi chimici radioattivi sono instabili e tendono a trasformarsi nei nuclei di elementi più stabili e lo fanno con emissione di particelle alfa, beta e raggi gamma e con produzione di calore, proprio di quel calore che è presente nel mantello della Terra, dove questi elementi di sarebbero concentrati (e in maniera maggiore nella parte superiore della litosfera composta da silicati di alluminio).

Torna a: [capitolo 1. L'interno della terra]