Come si è fatto a scoprire che all’interno del nostro pianeta c’è del ferro fuso?

Le attuali conoscenze suggeriscono che il nucleo interno della Terra, a partire da 2900 chilometri di profondità, è costituito prevalentemente se non esclusivamente da ferro. Solo il guscio più esterno però è allo stato “liquido” (in realtà non è esattamente liquido…), mentre il nucleo centrale è allo stato solido. Come si è riusciti a stabilirlo?

Le attuali conoscenze
suggeriscono che il nucleo interno della Terra, a partire
da 2900 chilometri di profondità, è costituito
prevalentemente se non esclusivamente da ferro. Solo il
guscio più esterno però è allo stato
“liquido” (in realtà non è esattamente
liquido…), mentre il nucleo centrale è allo stato
solido. Come si è riusciti a stabilirlo?

Naturalmente nessun
scienziato ha mai potuto penetrare all’interno della
Terra per darvi un’occhiata direttamente e dire che cosa
c’è e com’è. Le perforazioni più profonde effettuate
dall’uomo non hanno che scalfito “la pelle” del
nostro pianeta, avendo raggiunto profondità di neppure
10 chilometri in un corpo del raggio di ben 6370
chilometri. 

I geofisici, gli
scienziati che studiano l’interno della Terra, conoscono
abbastanza bene l’interno del nostro pianeta attraverso
misurazioni e prove indirette: in particolare, essi
sfruttano la diversa propagazione delle onde sismiche,
quelle che si producono durante i terremoti, nelle rocce
di vario tipo e densità. Infatti, le onde sismiche si
propagano più velocemente nelle rocce più dense e
compatte, ed alcuni tipi di onde (quelle dette
“secondarie” o “trasversali”) non si
trasmettono per nulla attraverso una roccia allo stato
fuso, ma solo se solida. Adoperando degli strumenti di
misura detti “sismografi”, gli scienziati sono
in grado di farsi un’idea della costituzione geologica
del sottosuolo, anche a centinaia e migliaia di
chilometro sotto i nostri piedi. Così sappiamo per
esempio che non tutta la Terra è solida ma che a diverse
decine di chilometri di profondità, nella parte
superiore di quello che i geologi chiamano “mantello
terrestre”, esiste uno strato detto
“astenosfera” costituito da roccia allo stato
fuso o meglio, “plastico” (la consistenza, per
intenderci, di un oggetto di plastica lasciato per
diverse ore dentro l’auto a 60°C di temperatura). Questo
materiale è composto principalmente da alcuni elementi,
ossigeno, silicio, ferro e magnesio. Quando questo
materiale trova la strada aperta verso la superficie, per
esempio attraverso fratture molto profonde, fuoriesce
passando allo stato fuso a causa della diminuzione di
pressione (infatti nelle viscere della Terra la pressione
è di molte centinaia di volte maggiore che sulla
superficie) e, diventata quella che chiamiamo
“lava”, costituisce i vulcani.

Un’altro guscio
“fuso” è quello che circonda il nucleo
centrale della Terra, a migliaia di chilometri di
profondità (tra 2900 e 4900 km sotto di noi): esso, come
del resto anche la parte solida del nucleo, è costituito
prevalentemente di ferro e nichel (per questo sino a non
molto tempo fa lo si chiamava anche NIFE, dalle iniziali
di nichel e ferro), ma probabilmente di solo ferro, non
esistendo la conferma dell’esistenza di nichel.

Gli scienziati hanno
determinato, grazie al moto della Terra nel
Sistema Solare, la densità media del pianeta: circa 5,5
grammi per centimetro cubo.
Poichè la densità media
delle rocce della crosta terrestre è di 2,5 – 3 g/cm³, per considerare corretta la densità
media del pianeta è indispensabile che le i materiali
che compongono l’interno della Terra siano molto più
densi: difatti, le rocce del nucleo dovrebbero avere una

densità media di circa 10
g/cm³ (in realtà tra 9,5 e 14,5 g/cm³). Questo valore si accorda con l’ipotesi
che il nucleo sia composto quasi esclusivamente da ferro.
Del resto non c’è nulla di strano, poichè il ferro
costituisce il 6% circa dell’intera crosta terrestre (è
il quarto elemento dopo ossigeno, silicio ed alluminio) e
addirittura forma il 37 % di tutti i materiali della
Terra, ed è senza dubbio l’elemento più diffuso.

Un altro motivo per cui
gli scienziati pensano che il nucleo della Terra sia
costituito prevalentemente da ferro è la determinazione
della composizione delle meteoriti,
occasionalmente cadute sulla Terra e che dovrebbero dare
un’idea della composizione interna dei pianeti e perciò
anche della Terra. Esistono diversi tipi di meteoriti, ma
la maggior parte
di esse è costituita da
metalli e silicati. Il metallo più diffuso, nelle
meteoriti, è per l’appunto il ferro (e, nelle meteoriti
dette “sideriti”, anche il nichel: per questa
ragione soprattutto sino a qualche decennio fa, si
credeva che anche il nucleo della Terra dovesse
contenere, oltre al
ferro, anche il nichel).