Un nuovo studio mostra che il nucleo interno di ferro solido della Terra è cresciuto più velocemente dell’altro lato per oltre 500 milioni di anni.

Sta crescendo più velocemente sotto il Mare di Banda in Indonesia che in Brasile, affermano i sismologi dell’Università della California, Berkeley, che hanno studiato il fenomeno, ma questo modello di crescita irregolare non ha lasciato sbilanciato il nucleo.

La gravità ha distribuito uniformemente la nuova crescita, costituita da cristalli di ferro che si formano quando il ferro fuso inizia a raffreddarsi, mantenendo un nucleo interno sferico.

Il team ha affermato che sebbene non lasci il nucleo sbilanciato, il tasso di crescita irregolare suggerisce che qualcosa nel nucleo esterno sotto l’Indonesia sta rimuovendo il calore dal nucleo interno a un ritmo più veloce di quanto non lo sia sotto il Brasile dall’altra parte del pianeta . .

I ricercatori affermano che la scoperta li ha aiutati a “stabilire un confine abbastanza labile” per l’età del nucleo interno, compresa tra mezzo miliardo e 1,5 miliardi di anni.

Questi limiti all’età del nucleo duro della Terra potrebbero aiutare gli scienziati a saperne di più sul campo magnetico, che ci protegge dalle radiazioni solari dannose.

“Può aiutare il dibattito su come è stato creato il campo magnetico prima che esistesse il nucleo solido interno”, ha detto la coautrice dello studio Barbara Romanovich.

“Sappiamo che il campo magnetico esisteva già circa 3 miliardi di anni fa, quindi altri processi devono aver guidato la convezione nel nucleo esterno in quel momento”.

La giovane età del nucleo interno, all’inizio della storia della Terra, può significare che il calore bollente del nucleo liquido proveniva da elementi leggeri che si dissociavano dal ferro, non dalla cristallizzazione del ferro, che vediamo oggi.

“La controversia sull’età del nucleo interno è in corso da molto tempo”, ha affermato Daniel Frost, assistente scienziato del progetto.

La complessità è: se il nucleo interno è stato in grado di esistere solo per 1,5 miliardi di anni, in base a ciò che sappiamo su come perde calore e quanto diventa caldo, da dove proviene il campo magnetico più antico?

“Da qui è nata l’idea di elementi leggeri scongelati che poi si congelano”.

Frost spiega che la crescita asimmetrica del nucleo interno, che cresce a velocità diverse su ciascun lato del pianeta, spiega un mistero vecchio di tre decenni.

Il mistero è che il ferro cristallizzato nel nucleo sembra essere più allineato a ovest che a est dell’asse di rotazione terrestre.

Mappa che mostra i sismometri (triangoli) che i ricercatori hanno misurato le onde sismiche dei terremoti (cerchi) per studiare il nucleo interno della Terra

Il team afferma che gli scienziati si aspettano che i cristalli siano orientati in modo casuale piuttosto che farli favorire un lato del pianeta rispetto all’altro.

Nel tentativo di spiegare le osservazioni, hanno creato un modello al computer della crescita dei cristalli nel nucleo interno.

Il loro modello includeva la crescita geodinamica, il modo in cui i materiali sulla Terra si deformano e si formano e la fisica minerale del ferro ad alta pressione e alta temperatura.

“Il modello più semplice sembra insolito: il nucleo interno è asimmetrico”, ha detto Frost.

Il lato ovest ha un aspetto diverso dal lato est fino al centro, non solo nella parte superiore del nucleo interno, come alcuni hanno suggerito. L’unico modo per spiegarlo è che un lato sta crescendo più velocemente dell’altro.

Il modello descrive come la crescita asimmetrica – circa il 60 percento superiore a est rispetto a ovest – può orientare preferenzialmente i cristalli di ferro lungo l’asse di rotazione, con un allineamento maggiore a ovest rispetto a est.

“Ciò che proponiamo in questo articolo è un modello di non equilibrio di convezione solida nel nucleo interno che riconcilia le osservazioni sismiche con condizioni al contorno geodinamiche plausibili”, ha detto Romanovich.

Il team ha affermato che sebbene non lasci il nucleo sbilanciato, il tasso di crescita irregolare suggerisce che qualcosa nel nucleo esterno sotto l’Indonesia sta rimuovendo il calore dal nucleo interno a un ritmo più veloce di quanto non lo sia sotto il Brasile dall’altra parte del pianeta .

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Il sottosuolo è fatto di strati come una cipolla. Il nucleo interno solido di ferro-nichel ha un raggio di 745 miglia, o circa tre quarti delle dimensioni della Luna ed è circondato da un nucleo esterno liquido di ferro-nichel fuso di circa 1.500 miglia di spessore.

Il nucleo esterno è circondato da una coltre di roccia calda spessa 1.800 miglia e ricoperta da una sottile crosta di roccia fredda in superficie.

La convezione si verifica sia nel nucleo esterno, che bolle lentamente quando il calore del ferro cristallizzato fuoriesce dal nucleo interno, sia nel mantello, dove le rocce più calde si muovono verso l’alto per trasportare questo calore dal centro del pianeta alla superficie.

Un nuovo modello per i sismologi dell’Università della California, Berkeley, suggerisce che il nucleo interno della Terra sta crescendo più velocemente sul suo lato orientale (a sinistra) che a ovest. La gravità neutralizza la crescita asimmetrica spingendo i cristalli di ferro verso i poli nord e sud (frecce)

Il forte movimento di ebollizione del nucleo esterno produce il campo magnetico terrestre.

Secondo il modello al computer di Frost, man mano che i cristalli di ferro crescono, la gravità ridistribuisce la crescita eccessiva est-ovest all’interno del nucleo interno.

Hanno scoperto che il movimento dei cristalli nel nucleo interno, vicino al punto di fusione del ferro, allinea il reticolo cristallino con l’asse di rotazione della Terra, più a ovest che a est.

Il modello prevede correttamente le nuove osservazioni dei ricercatori sui tempi delle onde sismiche che viaggiano attraverso il nucleo interno.

L’anisotropia, o differenza nei tempi di percorrenza paralleli e perpendicolari all’asse di rotazione, aumenta con la profondità.

Il contrasto più forte corrisponde alla direzione verso ovest dell’asse di rotazione terrestre di circa 250 miglia.

Il modello di crescita del nucleo interno fornisce anche limiti per il rapporto nichel-ferro al centro della Terra, ha detto Frost.

Il suo modello non riproduce accuratamente le osservazioni sismiche a meno che il nichel non costituisca tra il quattro e l’otto percento del nucleo interno.

Questo è vicino alla percentuale di meteoriti metallici che un tempo erano il nucleo dei pianeti nani nel nostro sistema solare.

Il modello dice anche ai geologi quanto è viscoso il nucleo interno o il fluido.

“Suggeriamo che la viscosità del nucleo interno è relativamente grande”, ha detto Romanovich.

Questo è un “parametro di input di interesse per i geodinamici che studiano i processi della dinamo nel nucleo esterno”.

I risultati dovrebbero essere presentati sulla rivista Nature Geoscience.