Una scoperta rivoluzionaria: l'acqua superficiale della Terra trasforma lo strato esterno del nucleo

Ricercatori dell'Arizona State University (Arizona, Stati Uniti) e della Yonsei University (Seoul, Corea del Sud) hanno presentato in un articolo per Nature Geoscience i risultati di un'indagine che contribuisce alla comprensione dei processi interni della Terra.

Questa indagine, condotta da scienziati della School of Earth and Space Exploration dell’Arizona State University, ha rivelato risultati rilevanti sull’interazione tra l’acqua superficiale del pianeta Terra e il nucleo. Lo studio rivela che l’acqua, nel corso di più di un miliardo di anni, ha viaggiato in profondità nel pianeta attraverso le placche tettoniche, innescando una reazione chimica che altera lo strato esterno del nucleo metallico liquido.

Interazione profonda al confine nucleo-mantello

I ricercatori, guidati da Dan Shim, Taehyun Kim e Joseph O'Rourke, hanno condotto esperimenti ad alta pressione dimostrando che l'acqua dalla crosta subdotta reagisce chimicamente con i materiali nucleari quando raggiunge il confine nucleo-mantello, a circa 2.896 chilometri sotto la Terra. Questa reazione porta alla formazione di uno strato ricco di idrogeno, privo di silicio, che altera la struttura del nucleo, creando uno strato sottile e distinto.

Si prevede che lo strato liquido modificato sia il meno denso, mostrando velocità sismiche ridotte, allineandosi con le caratteristiche anomale mappate dai sismologi. Questi risultati mettono in discussione la visione precedente di uno scambio limitato di materiale tra il nucleo e il mantello, suggerendo un ciclo globale dell’acqua più complesso di quanto si pensasse in precedenza.

Dan Shim afferma: "Per anni si è creduto che lo scambio di materiali tra il nucleo e il mantello della Terra fosse limitato. Tuttavia, recenti indagini hanno rivelato una storia diversa".

Ciclo globale dell'acqua e implicazioni geochimiche

La ricerca fa avanzare la comprensione dei processi interni della Terra, indicando un ciclo globale dell’acqua più esteso. La “pellicola” alterata del nucleo non ha solo implicazioni per i cicli geochimici che collegano l’acqua superficiale con il nucleo metallico profondo, ma indica anche un’interazione dinamica tra nucleo e mantello, con sostanziale scambio di materiali.

Dan Shim, professore alla School of Earth and Space Exploration presso l'Arizona State University.

La ricerca è stata condotta da un team internazionale di geoscienziati utilizzando tecniche sperimentali avanzate presso l’Advanced Photon Source presso l’Argonne National Lab e PETRA III presso il Deutsches Elektronen-Synchrotron in Germania. Queste strutture sono state cruciali per replicare le condizioni estreme al confine tra nucleo e mantello, consentendo l'osservazione diretta dei cambiamenti chimici e strutturali indotti dall'acqua.

Da ora in poi, è noto che questa prova rivoluzionaria non solo altera la comprensione dei processi geodinamici interni della Terra, ma evidenzia anche l’importanza di indagini avanzate e collaborazioni internazionali per svelare i misteri profondi del nostro pianeta.

Il ciclo globale dell’acqua, ormai riconosciuto come più complesso di quanto si pensasse in precedenza, promette di ispirare indagini, a medio e lungo termine, sull’interconnessione tra la superficie terrestre e gli strati più profondi che modellano il nostro pianeta.

Riferimento alle notizie

Kim, T., O’Rourke, J.G., Lee, J. et al. A hydrogen-enriched layer in the topmost outer core sourced from deeply subducted water. Nature Geoscience (2023).