Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

I più potenti telescopi hanno fotografato oggetti distanti 10-11 miliardi di anni luce dalla Terra. Spazi inimmaginabili. Eppure di un luogo ben più a portata di mano, il cuore del nostro pianeta, che si trova a poco più di 6.000 km da noi, non solo non abbiamo immagini, ma non sappiamo neppure di cosa sia composto veramente. Recentemente è stato ipotizzato un vero viaggio al centro della Terra, fattibile però con una sonda artificiale, perché per l’uomo attraversare gli strati del pianeta e raggiungere il nucleo rimane un sogno da fantascienza, proprio come ai tempi di Giulio Verne. Base di lancio della sonda, un pozzo perforato in una faglia terrestre, un’area già debole dal punto di vista della struttura delle rocce. Al suo interno l’esplosione di una bomba nucleare produrrà un terremoto del settimo grado della scala Richter, che aprirà una frattura di 25-30 cm di diametro. A quel punto sarà fatta scendere la navicella carica di strumenti scientifici avvolta da 100mila tonnellate di ferro liquido, che saranno rovesciate nel pozzo poco prima di essa. Centomila tonnellate di ferro è una quantità incredibile: corrisponde a quella che si produce in tutto il mondo in una settimana. Dopo il terrificante inizio, il resto del viaggio avverrà in modo più naturale, le simulazioni al computer ne danno conferma e sono così spiegate da David Stevenson, il geologo che ha collaborato con diverse missioni interplanetarie della Nasa e che ha ipotizzato questo viaggio al centro della Terra: «La frattura iniziale si aprirà via via la propria strada sotto il peso e il calore del ferro liquido e questo fino ai circa 2.900 km di profondità che ci separano dal nucleo esterno». A quel punto, poiché la sonda incontrerà il ferro liquido di cui è composto il nocciolo della Terra, diventerà tutt’uno con esso. Spiega ancora Stevenson: «Poiché il ferro è più denso delle rocce che incontra nella crosta e nel mantello esso tenderà a sprofondare al loro interno». Sarà come mettere una biglia d’acciaio in un budino. «Non c’è pericolo» assicura «che una tale frattura possa spaccare la Terra in due, perché essa si richiuderà sopra la massa di ferro fuso che avanza». Secondo il ricercatore la velocità media della sonda terrestre sarà di 16 km all’ora, così che in 7 giorni e mezzo potrebbe arrivare là dove sono arrivati solo i sogni dell’uomo: il nucleo terrestre. Nel suo procedere gli strumenti a bordo della sonda raccoglieranno informazioni sulla temperatura, densità e composizione chimica della crosta e del mantello terrestri, che sino a oggi sono state desunte solo grazie a dati indiretti ottenuti dalle onde prodotte dai grandi terremoti o dalle esplosioni atomiche sotterranee. I valori saranno inviati in superficie grazie a ondulazioni prodotte dalla sonda. Essa, infatti, si contrarrà e si espanderà come un cuore, così da creare treni di onde simili a quelle sismiche, ma di intensità molto debole, seppur sufficienti a inviare dati fino alla superficie. Conoscere come è fatto il nucleo terrestre è certamente un grande passo per la scienza, ma capire cosa avviene anche a poche centinaia di chilometri sotto i nostri piedi è molto importante per comprendere i fenomeni che avvengono sulla superficie terrestre, dalle eruzioni vulcaniche ai terremoti sino ai mutamenti climatici. Ed è per questo che avventurarsi sotto il fondo dell’Oceano Atlantico, là dove le lave del mantello si espandono sul fondo marino, è stata una grande avventura per i ricercatori dell’Istituto di Scienze Marine del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Bologna (ISMAR-CNR), che, grazie a un sofisticato sottomarino francese e a navi oceanografiche italiane e russe, hanno esplorato i fondali dell’Oceano fino a una profondità di quasi 6.000 metri. Una ricerca che li ha visti impegnati per anni e che ora la prestigiosa rivista ”Nature” ha raccontato in un articolo pubblicato recentemente. Così spiega Enrico Bonatti, direttore dell’ISMAR-CNR di Bologna e coordinatore dello studio. «Le dorsali medioceaniche sono strutture fondamentali del nostro pianeta. è una catena montuosa che si estende per oltre 60 mila km sul fondo degli Oceani: 2/3 della crosta terrestre si formano, infatti, lungo l’asse delle dorsali, dove si concentrano l’80% del vulcanismo e buona parte della sismicità e perdita di calore e gas del nostro pianeta. La lenta risalita dalla profondità di centinaia di chilometri al di sotto delle dorsali di materiale caldo provoca la formazione della crosta oceanica accompagnata da vulcanismo, terremoti e perdita di gas. Le nostre ricerche hanno portato a determinare, per la prima volta, la velocità con cui il mantello terrestre risale sotto la dorsale, che è pari a 25 millimetri all’anno: un dato essenziale per capire i meccanismi di formazione della crosta oceanica. Abbiamo poi scoperto che la temperatura del materiale profondo che risale sotto la dorsale medio atlantica, pur se soggetta a oscillazioni nel tempo, è aumentata gradualmente negli ultimi 20 milioni di anni e, conseguentemente, è aumentato anche lo spessore della crosta terrestre dell’Atlantico. Questi risultati possono sembrare molto remoti, ma dobbiamo considerare che nel nostro pianeta i processi profondi sono strettamente legati a quelli superficiali». Un aumento della temperatura del mantello suboceanico infatti può causare un incremento dello spessore crostale, un ”rigonfiamento” del fondo degli Oceani e, di conseguenza, un innalzamento del livello del mare e delle emissioni di gas (come anidride carbonica e metano) dalla dorsale. Questi gas, finendo nell’atmosfera, potrebbero influenzare in tempi lunghi il clima del nostro pianeta. Ma, grazie anche a questi dati, qual è la migliore rappresentazione che oggi abbiamo della struttura interna della Terra? La crosta è il guscio più esterno. Il suo spessore varia dai 7-8 km sotto gli Oceani ai 30-40 km sotto i continenti, per superare anche i 60 km sotto alcune catene montuose, come l’Himalaya. Sotto i continenti la crosta è più potente in spessore per il fenomeno dell’isostasia, quello che fa sì che un iceberg mostri solo 1/11 della sua altezza al di fuori dell’acqua. Si può immaginare infatti che la crosta terrestre galleggi sul mantello più plastico. Per lo stesso motivo dell’iceberg ciò che esce dal liquido è compensato da ciò che sta sotto. La crosta oceanica esce meno rispetto a quella continentale e meno potenti risultano le sue radici. La differenza tra la crosta oceanica e quella continentale sta nella composizione. La prima è composta da un sottile strato di sedimenti che ricopre lave e prodotti vulcanici basaltici. La crosta continentale, invece, è costituita da rocce intrusive (derivate da magmi), metamorfiche (che hanno subìto trasformazioni per le alte pressioni e temperature) e da una sottile copertura di rocce sedimentarie. Nel suo insieme la crosta e la prima parte del mantello (chiamati nel loro insieme litosfera) possiedono una struttura rigida e dunque, se sottoposti a spinte o stiramenti, si comportano in modo fragile: sottoposti a deformazioni si spezzano, dando origine ai terremoti. Negli anni ’70 numerosi furono i tentativi di perforare la crosta per capirne la struttura interna, ma gli sforzi non arrivarono mai a superare i 12-13 km di profondità (il record spetta al pozzo di Kola, nel Nord della Russia, dove si arrivò a 14 km). Le informazioni ottenute da questi pozzi tuttavia hanno sempre dimostrato come gli schemi proposti dai geologi per semplificare questa corteccia esterna della Terra siano lontani dalla realtà. Ad esempio, quella che veniva considerata una discontinuità continua all’interno della crosta (la discontinuità di Conrad) in realtà è un fenomeno solo locale; la presenza di acqua, di fluidi e di idrocarburi gassosi è stata rinvenuta a profondità di 7-8.000 m in rocce che per loro natura non dovrebbero contenerne. Sotto la litosfera c’è l’astenosfera (costituita dal mantello), che rappresenta circa il 68% della massa terrestre e si estende fino a una profondità di circa 680 km: qui prende avvio la mesosfera che termina a circa 2.890 km, dove inizia il nucleo. La maggior parte dei magmi che giungono in superficie si formano nel mantello e questo basta a capire quanto sia importante studiarne l’evoluzione. Ma al momento si possono avere solo osservazioni indirette e, invece di partire dal mantello per capire i magmi, si è costretti a partire dai magmi (dai suoi prodotti finali) per risalire alle caratteristiche del mantello. Si ritiene che il magma basaltico sia una piccola parte del mantello, che derivi dai minerali che fondono per primi, mentre gli altri restano solidi. Un tipo di roccia che inizia a fondere formando un liquido basaltico (quello che esce dalle dorsali) è la peridotite, perciò si ipotizza che gran parte del mantello sia formato da questo tipo di roccia. E il centro della Terra? Chi ha visto il film ”The Core” (Il Nucleo) può esserne rimasto angosciato. Nella trama si ipotizza un improvviso blocco del campo magnetico terrestre. Conseguenze: tempeste magnetiche violentissime, folgorazione di persone con il pace-maker, perdita di orientamento degli uccelli. Solo fantascienza? Al 99% sì, ma un barlume di realtà esiste. Una recente ipotesi, pubblicata su ”Proceedings of the National Academy of Science”, vuole che al centro della Terra si trovi un cuore di uranio, del diametro di 8 km. La sua esistenza è stata ipotizzata ricostruendo com’è nato il nostro pianeta. Alcuni asteroidi, che miliardi di anni fa si scontrarono e si fusero tra loro a dare origine alla Terra, possiedono uranio al loro interno. L’uranio è un minerale molto pesante e quando si ritrovò a galleggiare nella massa fusa promordiale sprofondò verso il centro del pianeta. Appena fu abbastanza concentrato si accese, dando inizio alla fissione nucleare. Questo cuore d’uranio potrebbe essere la sorgente dell’energia termica che, ancora oggi, dà vita al campo magnetico terrestre, quello che muove la bussola verso il Polo Nord e protegge la Terra dalle radiazioni cosmiche. Questo si produrrebbe infatti dal movimento del nucleo esterno, che è liquido e sale molto lentamente dal confine con il nucleo interno verso il mantello, dove si raffredda e ricade verso il centro, come l’acqua in un pentolino sul fornello. Poiché il nucleo è composto principalmente da ferro, il movimento produce correnti elettriche che sono all’origine del campo magnetico. In alcuni periodi è molto intenso, in altri diminuisce fino quasi a scomparire e a volte inverte la polarità. Quando ciò accade il Polo Nord magnetico diventa Polo Sud e viceversa. Non si sa tuttavia se il fenomeno avviene nell’arco di pochi giorni, di un anno o di più secoli. Sino a oggi nessuna ipotesi era in grado di spiegare in modo esauriente questo meccanismo. «La presenza di un reattore nucleare nel nucleo terrestre invece spiegherebbe la diminuzione d’intensità del campo magnetico, il suo spegnersi e la ripartenza a pieno regime», dice Marvin Herdon, della Transdyne Corporation di San Diego (Usa), autore di tale ipotesi. Lo conferma Daniel Hollenback dell’Oak Ridge National Laboratory del Tennessee (Usa): «La fissione nucleare produce scorie che a un certo punto impediscono all’uranio di continuare la reazione, per questo si indebolisce fino a spegnersi. Ma poiché le scorie sono più leggere dell’uranio, tendono a lasciare il nocciolo e a un certo punto l’uranio torna a essere molto concentrato, finché la densità diventa tale da reinnestare la reazione nucleare, a volte invertendo la polarità magnetica terrestre». Senza essere catastrofici come in ”Core”, vi è un dato di fatto concreto: negli ultimi 100 anni, l’intensità del campo magnetico terrestre è andata diminuendo. Forse l’inversione del campo magnetico terrestre potrebbe essere vicina. Mario Torre

MARIO TORRE MACCHINA DEL TEMPO