Dinamica interna della terra

La dinamica interna della terra

Fino a qualche decennio fa non si sapeva com’era la struttura interna della Terra. È stato possibile studiare la dinamica interna del globo terrestre solo grazie alle attività sismiche, e si è scoperto che la Terra ha una struttura concentrica a strati:

La crosta: Questo è uno strato relativamente leggero che semplicemente ricopre lo strato sottostante.

Il mantello Questo è uno strato roccioso e più denso della crosta, che a sua volta avvolge lo strato più interno. È composto da silicati di magnesio, e per questo è anche detto Sima.

Il nucleo: è la parte più interna della Terra e si suddivide in un nucleo esterno e in un nucleo interno. È molto molto denso ed è composto da nickel e ferro, per questo è anche detto Nife.

Sempre grazie allo studio delle onde sismiche si è poi potuta individuare nella struttura della Terra una discontinuità. La discontinuità che segna il passaggio dalla crosta al mantello, è detta discontinuità di Mohorovicic o, per abbreviare, di Moho. La discontinuità presente nel mantello è invece detta discontinuità di Gutenberg.

La crosta è la parte più esterna del pianeta: un involucro rigido e sottile, il cui spessore varia da una media di 35 km sotto i continenti, a una media di 6 km sotto i fondi oceanici. La sua composizione è molto eterogenea, tanto che la densità crostale media varia di pochissimo tra le rocce granitoidi, che costituiscono per lo più i continenti, e le rocce basiche, che costituiscono i fondali oceanici. Vi è qui poi la discontinuità di Moho.

Il mantello rappresenta l’82% in volume della Terra e si estende dalla Moho fino a circa 2900 km di profondità, dove è presente la discontinuità sismica di Gutenberg. Le rocce del mantello presentano nel complesso notevole rigidezza. I dati sismici, però, hanno messo in evidenza che in una fascia tra 70 e 250 km di profondità il materiale presente appare meno rigido: è stata, così, identificata l’astenosfera. Si tratta di una zona a maggiore plasticità, la cui presenza nel mantello è continua sotto le aree oceaniche, mentre sotto quelle continentali è incerta, o, forse, spostata più in profondità. L’involucro formato dall’insieme della crosta e del mantello fino all’astenosfera viene definito litosfera, per sottolinearne il comportamento complessivamente più rigido nei confronti della sottostante astenosfera. È questa la parte della Terra che, con i suoi movimenti, provoca profonde trasformazioni nella superficie del pianeta.

La discontinuità sismica di Gutenberg segna il passaggio al NUCLEO della Terra che, comprende il 16% del volume del Globo Terrestre. I dati sismici indicano che il materiale della parte più esterna del nucleo fino alla discontinuità di Lehmann (che separa il nucleo interno da quello esterno), ha le caratteristiche di un fluido, mentre poi si passa a un nucleo solido, che rimane tale fino al centro della Terra. Il nucleo quindi non è compatto, e la parte fluida si muove intorno a quella solida formando un campo geomagnetico che si basa sul modello della dinamo ad autoeccitazione. Il nucleo interno, è una sfera solida il cui stato solido è dovuto alle fortissime pressioni che prevalgono sull’effetto delle temperature molto elevate che caratterizzano il centro della Terra. All’interno della Terra vi è, infatti, il famoso punto di Curie, un punto in cui la temperatura è talmente elevata che qualsiasi magnete arriva a perdere il proprio magnetismo.

Ma perché la terra si comporta come un grande magnete?

Grazie ai numerosi studi compiuti sul globo terrestre i è potuta scoprire la discontinuità di Lehmann, e si è potuto accertare che il nucleo non è compatto, e che quindi il nucleo esterno è più fluido di quello interno. Proprio il nucleo esterno si va a muovere intorno a quello interno andando a formare un campo geomagnetico. Per l’innesco della «geodinamo» basta che il nostro pianeta abbia attraversato occasionalmente qualche campo magnetico sporadico, probabilmente mentre erano già in atto i moti convettivi. Da quel momento, finchè ci sarà una fonte di energia per mantenere in movimento il materiale fluido, il nucleo può continuare a mantenere attivo un campo magnetico.

Dove si risente il magnetismo terrestre?

Prevalentemente nelle fasce di Van Allen che sono situate nell’esosfera e che ricoprono tutto il globo terrestre, fatta eccezione per i due poli. Le fasce di Van Allen sono quelle zone in cui le particelle ionizzate si spostano da un polo magnetico all’altro senza mai fuggire da questo campo. Capita però delle volte che questo campo sia particolarmente carico di particelle, e che quindi una di queste sfugga andando ad abbattersi sull’atmosfera, dove brucia e precipita su uno dei due poli, andando a formare le aurore BOREALI. Il polo nord e il polo sud geografico però non coincide con quello magnetico, ma vi è una distanza di un angolo che prende il nome di declinazione magnetica.

Proprio a proposito dei due poli si può parlare di paleomagnetismo. Il paleomagnetismo è lo studio del magnetismo terrestre nel corso dei secoli. La conoscenza del campo geomagnetico, ha aperto prospettive inaspettate. Molte rocce, infatti, conservano una propria magnetizzazione, indotta dal campo geomagnetico al momento della loro formazione. La datazione di rocce di varie età e la misura del loro magnetismo ha permesso di scoprire che il campo geomagnetico esiste da almeno 3,5 miliardi di anni. La scoperta più interessante è stata che la direzione della magnetizzazione conservata in rocce antiche è in genere diversa da quella del campo geomagnetico attuale. Per spiegare il tutto si era ipotizzato che i due poli fossero “migrati”, ma questa tesi non reggeva e dopo numerosi studi si è giunti alla conclusione che non sono stati i poli a spostarsi, ma i continenti. Il paleomagnetismo ha portato anche a un’altra importante scoperta. In molte rocce di età recente la direzione di magnetizzazione risulta esattamente opposta a quella del campo geomagnetico attuale, come se, al momento della formazione di quelle rocce, il Polo nord magnetico fosse al posto del Polo sud, e viceversa. La conclusione che ne è stata tratta indica che il campo magnetico terrestre è passato alternativamente da normale, cioè orientato con il Polo nord come oggi, a inverso, e che quindi vi sia stata una inversione di polarità. È poi importante ricordare che è possibile datare le rocce attraverso l’utilizzo del carbonio 14.