Formazione di una struttura eterogenea al confine tra nucleo e mantello della Terra.
Nelle profondità della Terra si trova uno strato misterioso, chiamato strato D. Situata a circa 3.000 chilometri di profondità, questa zona si trova appena sopra il confine tra il nucleo esterno fuso del pianeta e il suo mantello solido.
A differenza di una sfera perfetta, lo strato D” è sorprendentemente disomogeneo. Il suo spessore varia notevolmente da un luogo all’altro, e alcune regioni sono addirittura prive di uno strato D”, proprio come i continenti si ergono sopra gli oceani della Terra. Queste intriganti variazioni hanno catturato l’attenzione dei geofisici, che descrivono lo strato D come una regione eterogenea, o non uniforme.
Un nuovo studio guidato dal Dr. Qingyang Hu (Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research) e dal Dr. Jie Deng (Princeton University) suggerisce che lo strato D” potrebbe aver avuto origine fin dai primordi della Terra. La loro teoria si basa sull’ipotesi dell’impatto gigante, che propone che un oggetto delle dimensioni di Marte abbia sbattuto contro la proto-Terra, creando in seguito un oceano di magma su tutto il pianeta. Secondo i ricercatori, lo strato “D” potrebbe essere un residuo unico di questo impatto colossale, potenzialmente in grado di fornire indizi sulla formazione della Terra.
L’articolo è stato pubblicato sulla rivista National Science Review.
Jie Deng evidenzia la presenza di una notevole quantità di acqua all’interno di questo oceano magmatico globale. L’origine esatta di quest’acqua rimane un argomento di dibattito: sono state proposte varie teorie, tra cui la sua formazione attraverso le reazioni tra il gas della nebulosa e il magma, o l’invio diretto da parte delle comete.
“L’opinione prevalente”, continua Deng, “suggerisce che l’acqua si sarebbe concentrata verso il fondo dell’oceano magmatico durante il suo raffreddamento. Nelle fasi finali, il magma più vicino al nucleo avrebbe potuto contenere volumi d’acqua paragonabili agli attuali oceani della Terra”.
Le condizioni estreme di pressione e temperatura all’interno dell’oceano magmatico inferiore avrebbero creato un ambiente chimico unico, favorendo reazioni inaspettate tra acqua e i minerali. Il dottor Qingyang Hu spiega: “La nostra ricerca suggerisce che questo oceano magmatico idrico ha favorito la formazione di una fase ricca di ferro chiamata perossido di ferro-magnesio”.
Questo perossido, con formula (Fe,Mg)O2, ha una preferenza ancora più forte per il ferro rispetto agli altri componenti principali attesi nel mantello inferiore. “Secondo i nostri calcoli, la sua affinità con il ferro potrebbe aver portato all’accumulo di perossido a dominanza di ferro in strati spessi da diversi a decine di chilometri”, aggiungono i ricercatori.
La presenza di questa fase perossidica ricca di ferro altererebbe la composizione minerale dello strato D”, discostandosi dalle nostre attuali conoscenze. Secondo il nuovo modello, i minerali in D” sarebbero dominati da un nuovo assemblaggio: silicato povero di ferro, perossido ricco di ferro (Fe, Mg) e ossido povero di ferro (Fe, Mg).
Questo perossido a dominanza di ferro possiede anche basse velocità sismiche e un’elevata conducibilità elettrica, che lo rendono un potenziale candidato per spiegare le caratteristiche geofisiche uniche dello strato D”. Queste caratteristiche includono zone a bassissima velocità e strati ad alta conduttività, che contribuiscono alla ben nota eterogeneità compositiva dello strato D”.
“I nostri risultati suggeriscono che il perossido ricco di ferro, formatosi dall’acqua antica all’interno dell’oceano magmatico, ha svolto un ruolo cruciale nel modellare le strutture eterogenee dello strato D”, ha dichiarato Qingyang. La forte affinità del perossido per il ferro crea un netto contrasto di densità tra queste chiazze ricche di ferro e il mantello circostante.
In sostanza, agisce come un isolante, impedendo loro di mescolarsi e spiegando potenzialmente l’eterogeneità di lunga durata osservata alla base del mantello inferiore. Jie ha aggiunto: “Questo modello si allinea bene con i recenti risultati della modellazione numerica, suggerendo che l’eterogeneità del mantello inferiore potrebbe essere una caratteristica di lunga durata”.
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