Da decenni il nucleo interno della Terra è uno dei più grandi enigmi della geofisica. È ufficialmente solido, fatto di una lega di ferro ed elementi leggeri, compresso da oltre 3,3 milioni di atmosfere e riscaldato a temperature simili alla superficie del Sole. Eppure, si comporta… come se fosse morbido.
Le onde sismiche di taglio rallentano, il rapporto di Poisson sembra quello del burro più che dell’acciaio, e tante anomalie non trovavano spiegazione. Almeno fino ad ora.
Un nuovo studio pubblicato su National Science Review cambia radicalmente il quadro: secondo i ricercatori, il nucleo interno non si comporta come un solido classico, bensì come una fase superionica, uno stato della materia a metà tra solido e liquido. Qui gli atomi di ferro restano ordinati, ma gli elementi leggeri, soprattutto il carbonio, si muovono liberamente come in un fluido.
Una scoperta che riscrive ciò che pensavamo di sapere sul cuore del pianeta.
Cosa significa “superionico” e perché è rivoluzionario?
Nello stato superionico, il reticolo di ferro rimane rigido, ma gli atomi di carbonio “scivolano” al suo interno con grande mobilità. È come avere una gabbia solida con particelle che corrono ovunque al suo interno.
Il Prof. Youjun Zhang, autore principale dello studio, lo descrive così: “Gli atomi di carbonio si muovono nel reticolo di ferro come bambini che si intrecciano in una danza in piazza. Il ferro resta solido, ma la lega diventa improvvisamente morbida.”
Questo spiega perché il nucleo interno rallenti le onde di taglio, e perché sembri molto meno rigido del previsto. È una soluzione elegante a un mistero che durava dagli anni ’50.
La prova sperimentale che mancava
Nel 2022 le simulazioni avevano già suggerito questa ipotesi, ma nessuno era riuscito a riprodurla in laboratorio. Il team cinese ci è riuscito con una tecnica estrema: compressione dinamica tramite onde d’urto.
Hanno sparato campioni ferro-carbonio a 7 km/s, raggiungendo:
- 140 GPa di pressione
- 2600 K di temperatura
cioè condizioni quasi identiche a quelle del nucleo interno.
Le misurazioni della velocità del suono e le simulazioni molecolari hanno mostrato:
- una forte riduzione della velocità delle onde di taglio,
- un alto rapporto di Poisson,
- atomi di carbonio che si muovono liberamente nel reticolo.
Esattamente ciò che ci si aspetterebbe da uno stato superionico.
Questo cambia la geofisica (e anche il modo in cui pensiamo ai pianeti)
Se il nucleo interno è superionico, molte anomalie sismiche diventano improvvisamente comprensibili, come:
- l’anisotropia sismica (le onde non viaggiano allo stesso modo in tutte le direzioni),
- la variabilità di rigidità osservata negli ultimi decenni.
E non solo: la migrazione degli elementi leggeri potrebbe contribuire a sostenere il campo magnetico terrestre, aggiungendosi al calore e alla convezione tradizionale.
La Dr.ssa Huang lo riassume così: “La diffusione atomica nel nucleo interno è una fonte di energia del geodinamo che finora avevamo ignorato.”
Una frase pesante, perché il geodinamo è ciò che crea la nostra magnetosfera, lo scudo che ci protegge dal vento solare.
Implicazioni anche per Marte, esopianeti e mondi rocciosi
Se la fase superionica può esistere nel nucleo di un pianeta, allora può manifestarsi anche:
- in altri corpi rocciosi,
- negli interni di super-Terre,
- nei pianeti dove il campo magnetico è scomparso (come Marte).
Capire questa fase significa aumentare la nostra capacità di leggere il passato termico e magnetico dei mondi rocciosi.
Conclusione: il cuore della Terra è più dinamico di quanto pensassimo
Questo studio mette fine alla visione del nucleo interno come una sfera rigida e immobile. È una struttura dinamica, con elementi che scorrono liberamente all’interno del ferro. Una condizione estrema, ma naturale, che potrebbe essere la chiave per capire:
- come si comporta davvero il centro della Terra,
- come si mantiene il campo magnetico,
- e come evolvono i pianeti simili al nostro.
Una di quelle scoperte rare che cambiano la mappa mentale del nostro pianeta… senza che noi ce ne accorgiamo, mentre camminiamo sulla sua crosta.
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