La storia dell’evoluzione della Terra si ‘legge’ nel processo del suo raffreddamento. Il giovane pianeta – appena formato – era ricoperto da oceani di magma incandescente e raggiungeva temperature estreme. Nel corso dei suoi 4,5 miliardi di anni la superficie terrestre si è raffreddata dando luogo a una crosta fragile, mentre l’enorme energia termica emanata dall’interno ha provocato processi dinamici come la convezione del mantello, la tettonica delle placche e il vulcanismo.
Quindi, il rilascio di grandi quantità di calore dall’interno profondo della Terra alla superficie, sin dai suoi albori, guida principalmente la convezione del mantello e una serie di attività tettoniche. In questo processo di trasporto del calore, il confine nucleo-mantello – dove il nucleo caldo fuso è a diretto contatto con i minerali del mantello allo stato solido – ha svolto un ruolo essenziale per trasferire le energie termiche del nucleo al mantello sovrastante.
Un nuovo studio ha analizzato la conduttività termica dei minerali che costituiscono la linea di demarcazione tra il nucleo terrestre e il mantello e ha fornito indizi su quanto velocemente si stia raffreddando la Terra. Il professor Motohiko Murakami del Politecnico di Zurigo, dipartimento di Scienza della Terra, e i suoi colleghi del Carnegie Institution for Science dell’Università di Stanford, hanno sviluppato un sofisticato sistema di misurazione che consente loro di calcolare la conduttività termica di un minerale che compone fino al 93% del mantello inferiore al di sopra dei 2700 km circa.
Si tratta della bridgmanite, misurata riproducendo in laboratorio le condizioni di pressione e temperatura che prevalgono all’interno della Terra. Il metodo di valutazione utilizzato calcola il livello di assorbimento ottico di recente sviluppo in un’unità diamantata riscaldata con un laser pulsato. «Questo sistema di misurazione ci consente di mostrare che la conduttività termica della bridgmanite è circa 1,5 volte superiore a quanto ipotizzato», afferma Murakami. Secondo gli scienziati, il flusso di calore dal nucleo al mantello è maggiore di quanto si pensasse; di conseguenza, questo meccanismo aumenta la convezione del mantello e accelera il raffreddamento della Terra.
Sulla base di queste analisi, Murakami e i suoi colleghi hanno anche dimostrato che il rapido raffreddamento del mantello cambia le fasi minerali stabili al confine tra nucleo e mantello. Quando si raffredda, la bridgmanite si trasforma nel minerale post-perovskite. Ma non appena la post-perovskite appare al confine tra nucleo e mantello e inizia a dominare, il raffreddamento del mantello potrebbe effettivamente accelerare ulteriormente perché questo minerale conduce il calore in modo ancora più efficiente della bridgmanite. «I nostri risultati potrebbero darci una nuova prospettiva sull’evoluzione delle dinamiche della Terra che si sta raffreddando, diventando inattiva molto più velocemente del previsto», spiega Murakami.
Per una stima dei tempi, gli scienziati spiegano che risulta necessaria una migliore comprensione di come funziona la convezione del mantello in termini spaziali e temporali. Resta infine da chiarire come il decadimento degli elementi radioattivi all’interno della Terra, una delle principali fonti di calore, influisca sulla dinamica del mantello.
Immagine in apertura: credito Shutterstock