(TEMPOITALIA.IT) Un gruppo di studiosi delle università di Oxford, Leeds e University College London ha svelato un tassello fondamentale sulla chimica del nucleo terrestre, riuscendo a spiegare in che modo il cuore del nostro pianeta abbia iniziato a solidificarsi milioni di anni fa. La loro ricerca, pubblicata su Nature Communications, evidenzia il ruolo decisivo del carbonio, elemento senza il quale il nucleo interno forse non sarebbe mai esistito.
Secondo lo studio, la cristallizzazione del nucleo avrebbe richiesto la presenza di circa 3,8% di carbonio, una quantità superiore a quella stimata finora. Questo risultato suggerisce che il carbonio non solo sia più abbondante nel nucleo di quanto si credesse, ma che sia stato essenziale nell’avvio del processo di solidificazione. Al centro della Terra si trova infatti una massa densa e compatta, ricca di ferro, che continua a crescere man mano che l’anello esterno, composto da ferro fuso, perde calore e solidifica. Ma il vero enigma era sempre stato capire come questo meccanismo fosse iniziato.
Il raffreddamento del nucleo non dipende unicamente dalla temperatura: ciò che conta è la composizione chimica. Il ferro liquido, come le gocce d’acqua nelle nuvole, deve subire un fenomeno di superraffreddamento prima di trasformarsi in solido. Secondo le vecchie teorie, per un nucleo composto da solo ferro sarebbero serviti tra 800 e 1000 °C di superraffreddamento. Ma un simile calo avrebbe prodotto un nucleo interno enorme e avrebbe fatto collassare il campo magnetico terrestre, cosa che non è mai avvenuta. I modelli più recenti indicano invece un abbassamento massimo di circa 250 °C sotto il punto di fusione.
Per chiarire questo mistero, i ricercatori hanno utilizzato simulazioni atomiche al computer, ricreando pressioni e temperature estreme simili a quelle presenti a migliaia di chilometri di profondità. Sono stati presi in considerazione gli effetti di elementi come silicio, zolfo, ossigeno e carbonio, tutti potenzialmente dissolti nel nucleo durante la lunga storia della Terra.
Le simulazioni hanno mostrato un risultato inatteso: silicio e zolfo rallentano la solidificazione, aumentando la quantità di superraffreddamento necessario. L’opposto accade con il carbonio, che accelera la formazione dei primi cristalli. Inserendo nei calcoli un contenuto di carbonio pari al 2,4% della massa del nucleo, il superraffreddamento richiesto scendeva a circa 420 °C, ancora troppo elevato. Ma con una percentuale del 3,8%, il valore si riduceva a 266 °C, un risultato finalmente compatibile con le dimensioni reali del nucleo interno.
Questa scoperta implica che il carbonio sia stato l’elemento determinante per la nascita del nucleo solido, avvenuta senza “semi di nucleazione”, quei minuscoli granelli che nell’acqua favoriscono la formazione di ghiaccio o grandine. Nel caso terrestre, infatti, ogni potenziale seme noto si sarebbe dissolto o fuso a quelle condizioni estreme.
Il dottor Alfred Wilson, autore principale della ricerca presso la School of Earth and Environment dell’Università di Leeds, ha spiegato come i processi osservati su scala atomica possano cambiare la nostra comprensione della struttura del pianeta. “Studiare come si è formato il nucleo interno – ha affermato – non significa soltanto guardare al passato della Terra, ma anche intravedere la chimica di una regione irraggiungibile e immaginare come potrebbe evolvere in futuro”.
La comunità scientifica dibatte da decenni sull’età del nucleo interno, oscillando tra chi lo colloca oltre due miliardi di anni fa e chi ipotizza una formazione molto più recente, inferiore al mezzo miliardo di anni. Con queste nuove informazioni sul contenuto di carbonio, il quadro si fa più chiaro e ci avvicina a una comprensione più precisa delle sue proprietà chimiche e fisiche. Questi risultati potrebbero anche influenzare la nostra comprensione dei processi climatici e delle dinamiche atmosferiche che hanno plasmato il nostro pianeta nel corso di milioni di anni.
Credits
- Nature Communications – University of Oxford, Leeds, University College London (2025)
- Carnegie Institution for Science – Earth & Planets Laboratory – Core crystallization research
- California Institute of Technology – Division of Geological and Planetary Sciences – Planetary core formation studies
- MIT Earth, Atmospheric and Planetary Sciences – Geophysical modeling research
- University of Cambridge – Department of Earth Sciences – Core thermal evolution studies
- USGS Earthquake Hazards Program – Seismic core studies
- European Space Agency – Swarm Mission – Magnetic field observations
