Il nucleo interno della Terra potrebbe avere… un suo nucleo interno

Gli echi dei grandi terremoti rilevati dai sismologi in diversi punti del globo suggeriscono che il nucleo interno solido della Terra potrebbe avere davvero un proprio nucleo più interno, una discussa ipotesi avanzata un paio di decenni fa
di Stephanie Pappas/Scientific American
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Il nucleo della Terra è costituito da una sfera solida di ferro e nichel che ruota all’interno di uno strato di metallo liquido. Ma quella sfera potrebbe non essere così semplice come sembra: una nuova ricerca suggerisce che il nucleo interno contenga un proprio nucleo più interno.

Se così fosse, questo nucleo interno al nucleo interno potrebbe registrare una fase iniziale dell’evoluzione della Terra.

I geofisici hanno osservato da tempo che le onde sismiche dei terremoti si muovono in modo diverso nel cuore del nucleo interno rispetto ai suoi strati superiori, indicando un qualche tipo di cambiamento nella struttura. Tuttavia, sono state rilevate solo poche onde sismiche utilizzabili che attraversavano la parte più interna del nucleo, quindi gli scienziati hanno pochi dati con cui studiare la composizione di questa regione.

In una ricerca pubblicata il 21 febbraio su “Nature Communications”, i sismologi hanno scrutato il nucleo interno ricorrendo a un nuovo metodo che traccia gli echi dei terremoti, scoprendo un cambiamento nel modo in cui le onde viaggiano nei circa 1300 chilometri di diametro del nucleo più interno.

“Questo è un nuovo modo di campionare il nucleo più interno”, afferma il coautore dello studio Thành Sơn Phạm, ricercatore post-dottorato in sismologia all’Australian National University. “Rafforziamo le prove esistenti sulla presenza del nucleo più interno, che dovrebbe essere una sfera delle dimensioni di circa la metà del nucleo interno”. Quest’ultimo si estende per poco più di 2400 chilometri di diametro.

Tuttavia, non tutti i sismologi concordano sul fatto che le osservazioni siano la prova dell’esistenza di un nucleo più interno distinto. Il cambiamento nel comportamento delle onde è probabilmente corretto e si accorda con le ricerche precedenti, afferma Dan Frost, sismologo all’Università della Carolina del Sud, che non ha partecipato allo studio. Tuttavia, secondo lui i risultati potrebbero essere legati a un cambiamento graduale all’interno del nucleo invece che a una transizione brusca e distinta.

“Penso che si tratti di una suddivisione in più strati non necessaria”, afferma Frost.

L’unico modo per scrutare in profondità l’interno della Terra è usare le onde sismiche come uno scanner. Analizzando il modo in cui le onde cambiano mentre attraversano il pianeta, i ricercatori possono comprendere le proprietà dei materiali che hanno attraversato. Per farlo con il nucleo più interno è necessario che si verifichi un forte terremoto su un lato del pianeta e che gli strumenti sismici rilevino le onde esattamente sul lato opposto. Altrimenti, il segnale delle onde non passerà direttamente attraverso il cuore del nucleo.

Phạm e il suo coautore Hrvoje Tkalčić, sismologo anch’egli all’Australian National University, hanno usato una strategia diversa. Grazie al numero sempre crescente di sensori sismici distribuiti in tutto il mondo, è sempre più facile rilevare segnali sismici molto deboli, afferma Phạm. Lui e Tkalčić hanno raccolto i segnali di grandi terremoti di magnitudo superiore a 6,0 che generano onde che rimbalzano ripetutamente in tutto il mondo. Queste onde echeggianti sono piccole perché perdono energia a ogni passaggio attraverso il pianeta. Tuttavia, mentre si muovono all’interno del pianeta, passano più volte attraverso il nucleo interno. I ricercatori hanno sommato questi deboli segnali ripetuti. “Possiamo registrare segnali che in passato erano molto deboli, ma che ora possono essere potenziati”, afferma Phạm.

I risultati hanno rivelato una maggiore differenza nel modo in cui l’angolo delle onde ha influenzato la loro velocità – un fenomeno chiamato anisotropia – proprio al centro del nucleo interno, rispetto alla sua regione più esterna.

La nuova ricerca con ogni probabilità non chiuderà il dibattito sul significato di questa variazione delle onde, che risale al 2002. I sostenitori dell’esistenza di un cuore interno distinto nel nucleo interno suggeriscono che qualche evento drammatico nella storia della Terra potrebbe aver alterato il modo in cui quest’ultimo si solidifica e cresce. Se così fosse, gli strati distinti potrebbero agire come una capsula del tempo planetaria, sostiene Phạm.

Ma altri geofisici sostengono che, a profondità maggiori, la lega di ferro-nichel che costituisce il nucleo interno diventa semplicemente più organizzata nel suo modello di cristallizzazione. Questo cambiamento nell’organizzazione, a sua volta, influenza il modo in cui le onde sismiche si muovono attraverso il nucleo più interno. Secondo questa ipotesi, il nucleo si è solidificato in modo sostanzialmente costante nel corso della storia della Terra e distinguere un nucleo interno più interno non ha molto senso. Questa transizione della cristallizzazione avverrebbe gradualmente, senza lasciare un confine netto tra il nucleo più interno e il resto del nucleo.

Pur contestando l’interpretazione dei risultati di Phạm e Tkalčić, Frost elogia l’uso di molteplici echi deboli di terremoti per osservare il centro del pianeta. “Quello che hanno fatto è molto prezioso perché cambia ciò che è necessario per vedere all’interno della Terra”, dice Frost. “Ci sta rendendo accessibile un maggior numero di terremoti.”

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(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 22 febbraio 2023. Traduzione ed editing a cura di “Le Scienze”. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)