Esplorazione della Terra: onde sismiche e struttura interna

Indagini geofisiche e onde sismiche

Le indagini che consentono di ricavare il maggior numero di informazioni sulla struttura della Terra sono indagini geofisiche indirette, che si basano sullo studio della propagazione delle onde sismiche all'interno del pianeta (onde P e onde S).
Ogni anno si verificano 100-200 terremoti abbastanza forti da produrre onde sismiche che vengono registrate dai sismografi di tutto il mondo. Studiare il loro comportamento permette di "vedere" l'interno della Terra, fornendone una specie di radiografia.

In particolare, gli scienziati studiano la velocità di propagazione delle onde sismiche e la loro direzione.

Se l'interno della Terra fosse omogeneo, le onde sismiche viaggerebbero a velocità costante e in linea retta, tuttavia, questo non accade: la velocità in genere aumenta con la profondità, man mano che aumenta la pressione, e la traiettoria delle onde sismiche assume un andamento curvilineo, a causa di continue deviazioni.

Le onde sismiche, infatti, cambiano velocità e direzione quando passano da un mezzo a un altro con proprietà fisiche e/o composizione chimica differenti. La velocità delle onde sismiche nelle rocce, in particolare, dipende dalla densità del materiale roccioso e dalle sue proprietà elastiche (rigidezza, compressibilità); queste ultime, a loro volta, sono influenzate dalla temperatura.

Superfici di discontinuità e modelli

Le superfici in corrispondenza delle quali si verificano brusche variazioni nella velocità e nella direzione di propagazione delle onde sono dette superfici di discontinuità: come vedremo, proprio l'identificazione di queste superfici ha permesso di ricostruire la struttura a strati dell'interno della Terra.

Per elaborare un modello attendibile dell'interno della Terra e determinare la composizione dei suoi strati è stato necessario, inoltre, studiare in laboratorio la propagazione delle onde sismiche su campioni di rocce diverse, sottoposti a pressioni e temperature molto intense, per simulare ciò che avviene alle diverse profondità.