nucleo interno solido

nucleo interno solido

nùcleo intèrno sòlido locuz. sost. m. – Gli studi delle anisotropie sismiche condotti nel primo decennio del 21° sec. forniscono notevoli informazioni sulla zona più remota della Terra, il nucleo interno. Questa parte, che si distingue dal nucleo esterno fluido per il fatto di possedere la proprietà dei corpi solidi di consentire la propagazione delle onde di taglio (onde S), ha un ruolo fondamentale per il mantenimento della geodinamo (il complesso dei fenomeni cha dà luogo al campo magnetico terrestre e lo regola). Il nucleo interno, avendo un raggio di circa 1220 km, costituisce circa l’1% in volume del pianeta e non sono numerose le onde sismiche che lo raggiungono per poi tornare in superficie. Risulta quindi più difficile risalire alle sue caratteristiche geofisiche dai dati sismici. In particolare, la parte più interna del nucleo, che si estende dal centro della Terra per circa 600 km, costituendo lo 0,01% del volume terrestre, è attraversata da onde sismiche che si propagano esclusivamente con geometria pressoché radiale. Pertanto, a queste profondità i dati più immediati riguardano la variazione di velocità con la direzione di propagazione. In effetti, il nucleo interno presenta marcate anisotropie associabili al comportamento non isotropo dei minerali costituenti che, secondo calcoli di dinamica molecolare confortati da dati sperimentali prodotti a pressione e temperatura altissime, sono conformi a strutture cristalline di ferro caratterizzate da anisotropie del 12% rispetto alla propagazione di onde sismiche. Le anisotropie rilevate si sviluppano con velocità più elevata nella direzione dell’asse di rotazione terrestre, sono più accentuate nella regione esterna del nucleo interno in un emisfero considerato in senso longitudinale, e meno nette procedendo verso il limite con il nucleo esterno. Nella parte interna del nucleo interno esse presentano una variazione della tipologia di allineamento. La ricerca delle cause prime di tali anisotropie comporta argomenti che hanno implicazioni rilevanti sulla storia termica del pianeta e sull’evoluzione del suo campo magnetico. In questo senso, i bilanci di energia termica nel nucleo rispetto alla dinamica di crescita nel tempo del nucleo interno hanno conseguenze determinanti. Il passaggio tra nucleo esterno fluido e nucleo interno solido potrebbe essere una frontiera di compattazione dove la densità delle particelle di fluido supera un limite caratteristico, oppure, nell’ipotesi più accreditata, il confine termobarico dello stato fuso. Le due opzioni comportano condizioni termodinamiche diverse e conseguentemente vincoli differenti per lo sviluppo del nucleo interno; tuttavia, in entrambi i casi, lo stato della materia dovrebbe consentire a queste profondità il manifestarsi di deformazione ed eventualmente convezione. Si possono in merito chiamare in causa fenomeni quali la presenza di una frazione di fuso oppure la diminuzione di rigidità dovuta a difetti reticolari, teoricamente abbondanti a queste temperature, in prossimità dei bordi granulari delle catene policristalline. Il nucleo interno è sottoposto all’azione di forze gravitazionali originate dalla massa del mantello, di stress di natura elettromagnetica e viscosa indotti dal nucleo esterno, e ancora di sforzi causati dal moto di rotazione e dalla dinamica mareale. La composizione di tali forze può essere all’origine di un flusso plastico irreversibile, dell’allineamento dei cristalli di ferro e, in ultima analisi, delle anisotropie sismiche nucleari.