Ricreate in laboratorio le estreme condizioni del nucleo terrestre

Ricreate in laboratorio le estreme condizioni del nucleo terrestre
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Un team di ricercatori, guidato dal fisico Sébastien Merkel dell'Università di Lille in Francia, ha riprodotto in laboratorio le condizioni di temperatura e pressione riscontrabili all’interno del nucleo esterno del nostro pianeta.

Lo scopo della ricerca, pubblicata su Physical Review Letters, è stato quello di osservare le deformazioni strutturali del ferro sottoposto a condizioni limite. A tal proposito, il nucleo terrestre è suddiviso tra due gusci concentrici, quello esterno e quello interno. Il nucleo esterno, oggetto della ricerca, è composto principalmente da ferro e nichel, con una temperatura tra i 3.727 e 4.727 gradi Celsius e una pressione variabile tra 135 e 330 Gigapascal. In condizioni ambientali normali, la struttura o reticolo cristallino del ferro, che rappresenta la configurazione spaziale secondo cui si dispongono gli atomi, è un reticolo cubico. Tuttavia, quando il ferro viene compresso a pressioni estremamente elevate, questo reticolo cambia forma, deformandosi in una struttura esagonale. Ciò consente di “trattenere” più atomi nello stesso volume di spazio. Risulta però estremamente difficile sapere cosa succede a pressioni e temperature ancora più elevate, come quelle nel nucleo terrestre.

Al fine di scoprirlo, e raggiungere quindi condizioni equiparabili a quelle del nucleo esterno, il gruppo di ricerca ha utilizzato una procedura basata su due laser. Il primo, sviluppato con tecnologia ottica, è stato impiegato per generare una pressione e un calore similari a quelli del nucleo su un microscopico campione di ferro. Il secondo, basato su elettroni liberi a raggi X Linac Coherent Light Source (LCLS), ha monitorato il campione di ferro sottoposto al laser ottico, per rilevare le potenziali modifiche a livello di struttura atomica. Le osservazioni effettuate, hanno rivelato che il ferro risponde allo stress aggiuntivo condividendo in modo simmetrico alcuni dei punti del reticolo strutturale. Questo processo, secondo i ricercatori, permette al metallo di resistere a condizioni estreme.

Tale ricerca ha importanti implicazioni sia per quanto concerne la conoscenza del nostro pianeta, sia per quel che riguarda le collisioni spaziali. Infatti, ora abbiamo un’indicazione sperimentale di come asteroidi altamente metallici, che potrebbero essere nuclei esposti di pianeti la cui formazione è stata interrotta, possano modificare la loro struttura a seguito di una collisione. A proposito, vi siete mai chiesti quanto tempo manca prima che il nucleo della Terra rimanga senza carburante?

(Fonte immagine di copertina: Greg Stewart/Laboratorio nazionale dell'acceleratore SLAC)

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