Strati terrestri: esplorare il nostro pianeta dentro e fuori

Gli strati della terra possono essere assegnati in base alla composizione chimica (di cosa sono fatti) o alle proprietà meccaniche (resistenza ed elasticità della roccia). La Terra è composta da più strati.

Gli strati basati sulla composizione chimica sono il nucleo, il mantello e la crosta. Secondo le proprietà meccaniche, gli strati della Terra sono la litosfera, l'astenosfera, il mantello inferiore (noto anche come mantello mesosferico), il nucleo esterno e il nucleo interno, secondo Phys.org (si apre in una nuova scheda).

Esploreremo ciascuno degli strati della Terra in modo più dettagliato mentre viaggiamo dal centro della Terra fino allo strato che chiamiamo casa.

Nucleo interno

Al centro della Terra c'è un solido nucleo interno di ferro. Il nucleo caldo e denso ha un raggio di circa 759 miglia (1.221 chilometri) e una pressione di circa 3,6 milioni di atmosfere (atm).

Le temperature nel nucleo interno sono calde quanto la superficie del sole (circa 9.392 gradi F o 5.200 gradi C) più che sufficienti per fondere il ferro, ma l'immensa pressione del resto del pianeta mantiene solido il nucleo interno, secondo National Geographic (si apre in una nuova scheda) .

Fatti rapidi del nucleo interno

Raggio: 759 miglia (1.221 km)

Temperatura: circa 9.392 gradi Fahrenheit (5.200 gradi C)

Pressione: quasi 3,6 milioni di pressione atmosferica (atm)

Stato: Solido

Composizione: Per lo più ferro e un po' di nichel

I principali contributori al calore del nucleo interno sono il decadimento di elementi radioattivi come uranio, torio e potassio nella crosta terrestre e nel mantello, il calore residuo dalla formazione planetaria e il calore emesso dalla solidificazione del nucleo esterno.

Il nucleo interno della Terra ruota nella stessa direzione della superficie del pianeta, ma ruota leggermente più velocemente, completando una rotazione extra ogni 1.000 anni circa.

Nucleo esterno

Il nucleo esterno della Terra è racchiuso tra il nucleo interno e il mantello. Il confine tra il nucleo interno ed esterno è noto come discontinuità sismica di Lehman, secondo Study.com (si apre in una nuova scheda).

Il nucleo esterno ha uno spessore di circa 2.200 km ed è composto da ferro liquido e nichel. Le temperature nel nucleo esterno sono comprese tra 8.132 gradi F e 9.932 gradi F (4.500 gradi C e 5.500 gradi C).

Fatti rapidi del nucleo esterno

Spessore: 1.400 miglia (2.300 km)

Temperatura: tra 8.132 gradi F e 9.932 gradi F (4.500 gradi C e 5.500 gradi C).

Stato: fluido

Composizione: Ferro e nichel

L'interno della Terra si sta gradualmente raffreddando nel tempo. Quando si raffredda, il nucleo esterno liquido si cristallizza e diventa parte del nucleo interno solido. Sorprendentemente, il nucleo interno "cresce" di circa 0,039 pollici (un millimetro) ogni anno, il che equivale alla solidificazione di 8.820 tonnellate (8.000 tonnellate) di ferro fuso al secondo secondo un articolo pubblicato su The Conversation (si apre in una nuova scheda) . La solidificazione del nucleo esterno rilascia calore che guida le correnti di convezione nel nucleo esterno che aiuta a generare il campo magnetico terrestre.

Il movimento vorticoso del nucleo esterno genera il campo magnetico terrestre in un processo chiamato geodinamo, secondo la NASA Earth Sciences (si apre in una nuova scheda). Il magnetismo all'interno del nucleo terrestre è circa 50 volte più forte di quello in superficie.

Alla fine, l'intero nucleo si solidificherà e il campo magnetico terrestre cesserà di esistere. Questa sarà una cattiva notizia per il nostro pianeta poiché il campo magnetico ci protegge dalle radiazioni cosmiche dannose. Tuttavia, abbiamo ancora qualche miliardo di anni di protezione.

Mantello

Il mantello è lo strato più grande e spesso della Terra, e costituisce l'84% del volume totale del pianeta, secondo il National Geographic. Il mantello può essere ulteriormente suddiviso in mantello superiore ed inferiore (noto anche come mantello mesosferico), con il mantello superiore contenente due regioni distinte: l'astenosfera e la porzione inferiore della litosfera.

Mantieni fatti veloci

Spessore: circa 1.800 miglia (2.900 km)

Temperatura: da 6.692 gradi F a 1.832 gradi F (da 3.700 gradi C a 1.000 gradi C)

Stato: Solido

Composizione: Magnesio, silicio e ossigeno

Il mantello inferiore si riferisce allo strato tra il nucleo esterno e l'astenosfera. Costituisce il 55% della Terra in volume e subisce una pressione da 237.000 atm a 1,3 milioni di atm verso il nucleo esterno.

Il calore e la pressione nel mantello inferiore sono molto maggiori che nel mantello superiore. L'immensa pressione mantiene solido questo strato (si apre in una nuova scheda) nonostante le alte temperature in grado di ammorbidire le rocce, secondo il National Geographic. Anche se i geologi devono ancora concordare una struttura definitiva del mantello inferiore.

Secondo il Gemological Institute of America (si apre in una nuova scheda), i diamanti sono forgiati all'interno del mantello a circa 93-124 miglia (da 150 a 200 km) sotto la superficie. Sono portati in superficie dal magma agitato dalle profondità a causa di processi tettonici come la scissione delle placche.

I diamanti si formano nel profondo del mantello. In questa immagine, un diamante grezzo non tagliato (a sinistra) è raffigurato accanto a un diamante tagliato e lucidato. (Credito immagine: RHJ tramite Getty Images) (si apre in una nuova scheda)

Astenosfera

L'astenosfera è uno strato spesso 110 miglia (180 km) del mantello superiore che si trova tra il mantello inferiore e la litosfera, secondo l'US Geological Survey (USGS) (si apre in una nuova scheda). Il termine astenosfera ha origine dal greco "astene" che significa debole. Lo strato "debole" è più denso e più "fluido" della litosfera sopra, e la pressione e il calore sono così elevati che le rocce nell'astenosfera scorrono estremamente lentamente con una consistenza simile a un fondente fuso altamente viscoso.

Fatti veloci sull'astenosfera

Temperatura: 2.732 gradi F (1.500 gradi C)

Spessore: 110 miglia (180 km)

Le temperature nell'astenosfera sono di circa 2.732 gradi F (1.500 gradi C) secondo il sito di scienze dell'educazione Earth How (si apre in una nuova scheda). Le rocce nell'astenosfera sono "sull'orlo" dello scioglimento, ma a causa dell'alta pressione si comportano in modo più duttile secondo The Geological Society (si apre in una nuova scheda).

Litosfera

La litosfera è lo strato più esterno della Terra, composto dalla crosta e dalla parte fragile del mantello superiore. Il termine litosfera deriva dalle parole greche "lithos", che significa pietra, e "sphaira", che significa globo o palla.

Le temperature litosferiche variano da 32 gradi F (0 gradi C) sulla crosta a 932 gradi F (500 gradi C) sul mantello superiore, secondo il sito web educativo Sciencing.com (si apre in una nuova scheda).

Fatti veloci sulla litosfera

Profondità: da 5 a 20 miglia (da 8 a 32 km)

Temperatura: intervallo da 32 a 932 gradi F (da 0 a 500 gradi C).

La litosfera è suddivisa in grandi placche litosferiche (note anche come tettoniche). Le correnti di convezione nel mantello inferiore e nell'astenosfera aiutano a spostare le placche litosferiche rigide secondo Earth How. Il lento movimento "fluttuante" della litosfera sull'astenosfera guida la tettonica delle placche e i successivi processi come terremoti, eruzioni vulcaniche e la formazione di montagne, secondo il National Geographic.

La litosfera può essere ulteriormente suddivisa in crosta oceanica e crosta continentale. Il confine tra la parte fragile del mantello superiore e la crosta (sia oceanica che continentale) è noto come Mohorovii Discontinuity (Moho) secondo Geology.com (si apre in una nuova scheda). La profondità di Moho varia da circa 5 miglia (8 km) sotto la crosta oceanica a 20 miglia (32 km) sotto la crosta continentale.

Un'illustrazione della tettonica delle placche e della subduzione quando due placche di diversa densità si scontrano. (Credito immagine: CHRISTOPH BURGSTEDT/SCIENCE PHOTO LIBRARY tramite Getty Images) (si apre in una nuova scheda)

La crosta oceanica e la crosta continentale differiscono per composizione, densità ed età, secondo l'Atlante mondiale (si apre in una nuova scheda). La crosta oceanica è composta principalmente da rocce basaltiche scure ricche di elementi come silicio e magnesio mentre la crosta continentale è composta da rocce granitiche di colore chiaro contenenti ossigeno e silicio. La crosta oceanica è più densa della crosta continentale (si apre in una nuova scheda) e quando due placche litosferiche una oceanica e una continentale si incontrano, la placca oceanica subduce sempre sotto la placca continentale più galleggiante, secondo Sciencing.com.

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La subduzione della crosta oceanica al di sotto della crosta continentale "ricicla" continuamente la roccia oceanica nel mantello sottostante. Questa costante distruzione è il motivo per cui le rocce oceaniche hanno raramente più di 200 milioni di anni, mentre le rocce continentali che affrontano molte meno avversità possono raggiungere un'età matura di 4 miliardi, secondo l'Earth Observatory di Singapore. (si apre in una nuova scheda)

Come facciamo a sapere che gli strati della Terra sono lì?

Le onde sismiche possono dirci molto sull'interno della Terra, incluso dove si trovano la litosfera e l'astenosfera.

Durante un terremoto, le onde primarie (P) e secondarie (S) si sono diffuse attraverso l'interno della Terra, secondo la Columbia University (si apre in una nuova scheda). Stazioni speciali situate in tutto il mondo rilevano queste onde e registrano le loro velocità, nonché la direzione del loro viaggio e se sono state rifratte (piegate). Le onde sismiche viaggiano più velocemente attraverso materiale denso come rocce solide e rallentano nei liquidi.

Le differenze relative nei tempi di arrivo delle onde in diverse stazioni di registrazione rivelano le loro velocità e successivamente la densità del materiale che hanno attraversato, secondo l'Università della California, Santa Barbara (si apre in una nuova scheda). Le onde S, ad esempio, non possono viaggiare attraverso i liquidi e non viaggiano attraverso il nucleo esterno della Terra, il che implica che questo strato è liquido, secondo l'Università della California, San Diego (si apre in una nuova scheda).

Risorse addizionali

Esplora la mineralogia della Terra e il suo nucleo in modo più dettagliato con questa risorsa informativa dell'Università dell'Arizona (si apre in una nuova scheda). Immergiti ulteriormente negli strati della Terra con la Oregon State University (si apre in una nuova scheda) . Fai un viaggio al centro della Terra con questo video di YouTube di Bright Side (si apre in una nuova scheda) .

Bibliografia

McDonough, William F. e SS. Sole. " La composizione della Terra. (si apre in una nuova scheda) " Geologia chimica 120.3-4 (1995): 223-253.

Helffrich, George R. e Bernard J. Wood. " Il mantello terrestre. (si apre in una nuova scheda) " Nature 412.6846 (2001): 501-507.

Artemieva, Irina. Litosfera: un approccio interdisciplinare (si apre in una nuova scheda) . Cambridge University Press, 2011.

Fischer, Karen M., et al. " Il confine litosfera-astenosfera. (si apre in una nuova scheda) " Annual Review of Earth and Planetary Sciences 38 (2010): 551-575.

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