È ampiamente accettato che il nucleo interno della Terra si sia formato circa un miliardo di anni fa quando un solido, una pepita di ferro incandescente ha iniziato spontaneamente a cristallizzare all'interno di un 4, Palla di metallo liquido larga 200 miglia al centro del pianeta.

Un problema:non è possibile o, almeno, non è mai stato facilmente spiegato, secondo un nuovo articolo pubblicato su Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti da un team di scienziati della Case Western Reserve University.

Il gruppo di ricerca era composto dallo studente post-dottorato Ludovic Huguet; Terra, Ambientale, e professori di scienze planetarie James Van Orman e Steven Hauck II; e il professore di scienza e ingegneria dei materiali Matthew Willard, si riferiscono a questo enigma come al "paradosso della nucleazione del nucleo interno".

Il paradosso funziona così:gli scienziati sanno da più di 80 anni che esiste un nucleo interno cristallizzato. Ma il team di Case Western Reserve afferma che questa idea ampiamente accettata trascura un punto critico:uno che, una volta aggiunto, suggerirebbe che il nucleo interno non dovrebbe esistere.

La contraddizione del nucleo interno

Ecco perché:mentre è ben noto che un materiale deve essere alla o al di sotto della sua temperatura di congelamento per essere solido, si scopre che produrre il primo cristallo da un liquido richiede energia extra. Quell'energia extra, la barriera di nucleazione, è l'ingrediente che i modelli dell'interno più profondo della Terra non hanno incluso fino ad ora.

Per superare la barriera di nucleazione e iniziare a solidificarsi, però, il liquido deve essere raffreddato ben al di sotto del suo punto di congelamento, quello che gli scienziati chiamano "sovraraffreddamento".

In alternativa, bisogna aggiungere qualcosa di diverso al metallo liquido del nucleo, al centro del pianeta, che riduce sostanzialmente la quantità di sottoraffreddamento richiesto.

Ma la barriera di nucleazione per il metallo, alle pressioni straordinarie al centro della Terra, è enorme.

"Tutti, noi inclusi, sembrava mancare questo grosso problema:i metalli non iniziano a cristallizzare istantaneamente a meno che non ci sia qualcosa che abbassi molto la barriera energetica, "ha detto Hauck.

Il team di Case Western Reserve sostiene che le soluzioni più ovvie sono sospette:

" Che il nucleo interno è stato in qualche modo sottoposto a un enorme sottoraffreddamento di circa 1, 800 gradi Fahrenheit (1, 000 Kelvin)-ben oltre la quantità di raffreddamento che gli scienziati hanno concluso. Se il centro della Terra avesse raggiunto questa temperatura, quasi l'intero nucleo dovrebbe cristallizzare rapidamente, ma le prove indicano che non lo è.

"Che è successo qualcosa per abbassare la barriera di nucleazione, consentendo la cristallizzazione a una temperatura più elevata. Gli scienziati lo fanno in laboratorio aggiungendo un pezzo di metallo solido a un metallo liquido leggermente super raffreddato, facendo solidificare rapidamente il materiale ormai eterogeneo. Ma è difficile immaginare su scala terrestre come sia potuto succedere, come un solido che migliora la nucleazione potrebbe aver trovato la sua strada verso il centro del pianeta per consentire l'indurimento (e l'espansione) del nucleo interno, ha detto Huguet.

"Così, se il nucleo è un liquido puro (omogeneo), il nucleo interno non dovrebbe esistere affatto perché non avrebbe potuto essere raffreddato fino a quel punto, " disse Van Orman. "E se non è omogeneo, come è diventato così?

"Questo è il paradosso della nucleazione del nucleo interno."

Possibili risposte

Allora come si è formato il solido nucleo interno?

Al momento, l'idea preferita dal team è simile alla seconda soluzione sopra:che grandi corpi di metallo solido scendano lentamente dal mantello roccioso e nel nucleo per abbassare la barriera di nucleazione.

Ma ciò richiederebbe un'enorme pepita, forse delle dimensioni di una grande città, abbastanza pesante da cadere attraverso il mantello e quindi abbastanza grande da farne il nucleo senza dissolversi completamente.

Se è il caso, "dobbiamo capire come ciò potrebbe effettivamente accadere, "Ha detto Van Orman.

"D'altra parte, " Egli ha detto, "C'è qualche caratteristica ordinaria dei nuclei planetari a cui non abbiamo pensato prima, qualcosa che permetta loro di superare quella barriera di nucleazione?

"È tempo che l'intera comunità pensi a questo problema e a come testarlo. Il nucleo interno esiste, e ora dobbiamo capire come ci sia arrivato".