All’interno del nostro pianeta le dinamiche che trasportano il calore tra i vari strati sono influenzate dalla composizione dei minerali e dalla loro conducibilità del calore.

 

‎L’evoluzione della nostra Terra è la storia del suo raffreddamento: 4,5 miliardi di anni fa, sulla superficie della giovane Terra prevalevano temperature estreme, ed era coperta da un profondo oceano di magma.

Nel corso di milioni di anni, la superficie del pianeta si è raffreddata per formare una crosta fragile. Tuttavia, l’enorme energia termica emanata dall’interno della Terra ha messo in moto processi dinamici, come la convezione del mantello, la tettonica a placche e il vulcanismo.‎

‎Ancora senza risposta sono le domande su quanto velocemente la Terra si sia raffreddata e in quanto tempo potrebbero fermarsi i suddetti processi guidati dal calore.‎

‎Una possibile risposta potrebbe risiedere nella conduttività termica dei minerali che formano il confine tra il nucleo e il mantello della Terra.‎

‎Questo strato limite è rilevante perché è qui che la roccia viscosa del mantello terrestre è in contatto diretto con il ferro-nichel fuso del nucleo esterno del pianeta. Il gradiente di temperatura tra i due strati è molto ripido, quindi c’è potenzialmente molto calore che scorre.

Lo strato limite è formato principalmente dalla bridgmanite minerale. Tuttavia, i ricercatori hanno difficoltà a stimare la quantità di calore che questo minerale conduce dal nucleo terrestre al mantello perché la verifica sperimentale è molto difficile.‎

‎Ora, il professor Motohiko Murakami e i suoi colleghi della Carnegie Institution for Science hanno sviluppato un sofisticato sistema che consente loro di misurare la conduttività termica della bridgmanite in laboratorio, nelle condizioni di pressione e temperatura che prevalgono all’interno della Terra.

‎”Questo sistema di misurazione ci ha permesso di dimostrare che la conduttività termica della bridgmanite è circa 1,5 volte superiore a quanto ipotizzato”, afferma Murakami. Ciò suggerisce che il flusso di calore dal nucleo al mantello è anche più alto di quanto si pensasse in precedenza.

Un maggiore flusso di calore, a sua volta, aumenta la convezione del mantello e accelera il raffreddamento della Terra. Ciò potrebbe far sì che la tettonica a placche, che è mantenuta in funzione dai moti convettivi del mantello, deceleri più velocemente di quanto i ricercatori si aspettassero sulla base dei precedenti valori di conduzione del calore.‎

‎Murakami e i suoi colleghi hanno anche dimostrato che il rapido raffreddamento del mantello cambierà le fasi minerali stabili al confine nucleo-mantello. Quando si raffredda, la bridgmanite si trasforma nella post-perovskite minerale. Ma non appena la post-perovskite appare al confine nucleo-mantello e inizia a dominare, il raffreddamento del mantello potrebbe effettivamente accelerare ulteriormente, stimano i ricercatori, poiché questo minerale conduce il calore in modo ancora più efficiente della bridgmanite.‎

‎”I nostri risultati potrebbero darci una nuova prospettiva sull’evoluzione delle dinamiche della Terra. Suggeriscono che la Terra, come gli altri pianeti rocciosi Mercurio e Marte, si sta raffreddando e diventando inattiva molto più velocemente del previsto”, spiega Murakami.‎

‎Tuttavia, non si può dire quanto tempo ci vorrà perché le correnti di convezione nel mantello si fermino. “Non sappiamo ancora abbastanza su questo tipo di eventi per definire i loro tempi”. Per fare ciò è necessario innanzitutto una migliore comprensione di come funziona la convezione del mantello in termini spaziali e temporali.

Inoltre, gli scienziati devono chiarire come il decadimento degli elementi radioattivi all’interno della Terra – una delle principali fonti di calore – influenzi la dinamica del mantello.‎

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