Rivelare il segreto del nucleo della Terra – DW – 09/10/2023

Sotto la superficie della Terra, a una profondità di circa 5.100 chilometri, nel cuore del ferro solido si nasconde un misterioso segreto che non è affatto simile a quello che immaginavamo.

I ricercatori hanno recentemente fatto progressi sorprendenti nella comprensione del nucleo interno. Ad esempio, hanno rivelato che il nucleo non è una sfera uniforme, ma ha piuttosto una struttura complessa e, sorprendentemente, smette di ruotare ogni settant’anni prima di cambiare direzione.

Ora, in uno studio pionieristico condotto dall’Università del Texas ad Austin in collaborazione con scienziati cinesi, è stato rivelato che il nucleo interno della Terra potrebbe essere meno solido di quanto previsto in precedenza. questo studio, Pubblicato sulla rivista Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (Bnas), Sulla base di esperimenti di laboratorio e modelli teorici, si suggerisce che questa insolita flessibilità possa essere attribuita agli atomi iperattivi che si muovono più rapidamente all’interno della loro struttura molecolare.

Il “movimento collettivo” degli atomi nel nucleo interno della Terra

Nello specifico, lo studio ha rivelato che alcuni gruppi di atomi di ferro nel nucleo interno, pur essendo sottoposti a pressioni astronomicamente elevate, le più alte dell’intero pianeta, sono in grado di cambiare la loro posizione in un batter d’occhio, pur mantenendo la struttura metallica di base. . Di ferro. Questo fenomeno si chiama “movimento di massa” ed è simile al modo in cui le persone cambiano posto al tavolo, dice Comunicato stampa dell’Università del Texas ad Austin.

“Il ferro solido diventa sorprendentemente morbido all’interno della Terra perché i suoi atomi possono muoversi molto più di quanto immaginiamo”, ha spiegato Yujun Zhang, fisico dell’Università del Sichuan (Cina). Ha aggiunto: “Questo maggiore movimento rende il nucleo interno meno rigido e più debole alle forze di taglio”.

Geodinamica e campo magnetico del pianeta

Queste scoperte potrebbero far luce su antichi misteri legati al nucleo interno e al suo ruolo nella geodinamica della Terra, il processo che guida il campo magnetico del pianeta.

Secondo i ricercatori, circa la metà dell’energia geodinamica che contribuisce al campo magnetico terrestre proviene dal nucleo interno, mentre il resto proviene dal nucleo esterno. Questa nuova conoscenza sull’attività a livello atomico nel nucleo interno potrebbe fornire una solida base per la ricerca futura sulla generazione di energia e calore nel nucleo interno, sulla loro relazione con la dinamica del nucleo esterno e sul loro contributo congiunto alla formazione del nucleo interno. nucleo. Campo: il campo magnetico terrestre, che è un elemento critico per l’abitabilità del pianeta.

“Ora conosciamo il meccanismo di base che ci aiuterà a comprendere i processi dinamici e l’evoluzione del nucleo interno della Terra”, ha affermato Jong-Fu Lin, professore presso la Jackson School of Geosciences dell’Università del Texas e uno degli autori principali dello studio. .

“Ciò che abbiamo scoperto è completamente contrario alla visione convenzionale”, ha detto Lin. Newsweek. “Ho appena trovato la risposta al Santo Graal della geofisica”, ha aggiunto.

Kernel predefinito: “supercell”

Per raggiungere queste conclusioni, i ricercatori hanno condotto esperimenti ad alta pressione in un ambiente di laboratorio, poiché ottenere campioni diretti dal nucleo interno è impossibile a causa delle condizioni estreme di temperatura e pressione in quella regione. Hanno poi utilizzato algoritmi di intelligenza artificiale per sviluppare una simulazione al computer chiamata “supercella”, che ha permesso loro di esaminare il comportamento degli atomi di ferro in queste condizioni estreme.

In passato, gli scienziati erano soliti simulare il nucleo interno della Terra utilizzando modelli computerizzati concentrati su meno di un centinaio di atomi disposti in una struttura esagonale ripetitiva. Tuttavia, grazie all’utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale, secondo il comunicato, i ricercatori sono riusciti ad aumentare significativamente il numero di atomi nella loro simulazione, creando così una “supercella” composta da circa 30.000 atomi. Questo approccio ha consentito una previsione più accurata delle proprietà del ferro nel nucleo interno.

“Questa scoperta suggerisce che la stessa fisica nel movimento delle masse si verifica anche all’interno di altri pianeti, come Marte e gli esopianeti”, ha detto Lin. Newsweek. “Gli esopianeti sono esposti a condizioni estreme di pressione e temperatura, quindi le condizioni di ricerca devono essere ampliate per vedere se ciò accade. Questo ci aiuterà a comprendere i sistemi planetari in generale”, ha concluso.

A cura di Felipe Espinoza Wang.