Il campo magnetico terrestre ci protegge dalle micidiali radiazioni cosmiche e senza di essa, come sapete, la vita non potrebbe esistere. Il movimento del ferro liquido nel nucleo esterno del pianeta, il fenomeno della "geodinamo", genera questo campo. Ma come è apparso e come è stato poi mantenuto nel corso della storia della Terra è un mistero per gli scienziati. Un nuovo lavoro pubblicato su Nature da un gruppo guidato da Alexander Goncharov della Carnegie University fa luce sulla storia di questa incredibilmente importante formazione geologica.
Il nostro pianeta è stato formato dal materiale solido che circondava il Sole nella sua giovinezza e, nel tempo, il materiale più denso, il ferro, è affondato, è affondato più in profondità, formando gli strati che conosciamo oggi: il nucleo, il mantello, la crosta. Attualmente, il nucleo interno è in ferro pieno insieme ad altri materiali che sono stati serrati durante il processo di stratificazione. Il nucleo esterno è una lega di ferro liquido e il suo movimento genera un campo magnetico.
È necessaria una comprensione più profonda di come il calore viene condotto nel nucleo interno solido e nel nucleo esterno liquido per mettere insieme i processi che hanno evoluto il nostro pianeta e il suo campo magnetico e, cosa più importante, l'energia che mantiene un campo magnetico costante. Ma questi materiali apparentemente esistono solo nelle condizioni più estreme: temperature molto elevate e pressioni molto elevate. Si scopre che in superficie il loro comportamento sarà completamente diverso.
"Abbiamo deciso che sarebbe stato imperativo misurare direttamente la conduttività termica dei materiali del nucleo in condizioni corrispondenti a quelle del nucleo", afferma Goncharov. "Perché, ovviamente, non possiamo arrivare al centro della Terra e prelevare campioni per noi stessi."
Gli scienziati hanno utilizzato uno strumento chiamato cella a incudine di diamante per simulare le condizioni del nucleo planetario e studiare come il ferro conduce il calore in quelle condizioni. La cella con incudine di diamante comprime minuscoli campioni di materiale tra due diamanti, creando una pressione estrema dalle profondità della Terra in laboratorio. Il laser riscalda i materiali a temperature nucleari.
Utilizzando un tale "laboratorio nucleare", un team di scienziati è stato in grado di studiare campioni di ferro a temperature e pressioni che possono essere trovate all'interno di pianeti di dimensioni variabili da Mercurio alla Terra - pressioni da 345.000 a 1,3 milioni di atmosfere normali e da 1300 a 2700 gradi Celsius - e capire come conducono il calore.
È stato scoperto che la conduttività termica di tali campioni di ferro corrisponde all'estremità inferiore delle stime preliminari della conduttività termica del nucleo terrestre - tra 18 e 44 watt per metro per grado Kelvin, nelle unità che gli scienziati usano per misurare tali cose. Ciò suggerisce che l'energia richiesta per mantenere una geodinamo è sempre stata disponibile fin dall'inizio della storia della Terra.
"Per comprendere meglio la conduttività termica del nucleo, in futuro studieremo come i materiali non ferrosi che sono stati attirati nel nucleo insieme al ferro che affonda influenzano i processi termici all'interno del nostro pianeta", dice Goncharov.
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