UNITÀ 6 - L’attività interna della Terra

FLIPPED Classroom

Guarda su YouTube il video La struttura dell’interno terrestre - L’interno della Terra, Treccani Scuola. Sul tuo quaderno rappresenta con disegni affiancati, provvisti di didascalie adeguate, i due modelli, statico (crosta, mantello e nucleo) e dinamico (litosfera, astenosfera, nucleo), dell’interno della Terra.


Compito di realtà

La Terra tra 200Ma

Riproduci su un foglio di carta l’immagine n. 7 che trovi a pag. 153, relativa alle principali placche litosferiche. Indica i movimenti delle placche, i continenti, la posizione delle dorsali oceaniche e delle zone di subduzione. Ritaglia poi lungo i limiti di placca, ricomponi il puzzle e con l’aiuto dei tuoi compagni riproduci i movimenti. Supponendo che il moto delle placche non cambi, quale sarà l’aspetto del nostro pianeta tra 200 Ma? Confronta ciò che hai ottenuto con l’immagine della loro posizione 200 Ma fa.

1 All’interno della Terra

Sapere che cosa c’è all’interno della Terra è sempre stato di grande interesse per l’umanità. Le conoscenze dirette sono state ottenute grazie alle trivellazioni della superficie terrestre che arrivano però non oltre i 12 Km; ben poca cosa rispetto alla profondità a cui è situato il centro della Terra che è a 6376 km. Oltre tali profondità è impossibile scendere a causa delle altissime temperature e delle enormi pressioni. Per conoscere la struttura interna della Terra gli scienziati hanno dovuto usare metodi d’indagine indiretti.


Da dove provengono i dati che permettono di studiare l’interno della Terra?
Uno dei metodi d’indagine sono le onde sismiche : esse si propagano attraverso tutta la Terra a diverse velocità e in diverse direzioni a seconda della densità dei materiali che attraversano; in particolare, le onde S non si propagano nei liquidi. Ecco che cosa si è scoperto. Le onde sismiche di un terremoto superficiale vengono deviate a circa 60 km di profondità. Sotto i continenti deve esserci quindi un cambiamento nel materiale presente in queste zone. Oggi si sa che sotto gli oceani la variazione di materiale è a 5-15 km di profondità. I geologi chiamano la superficie che separa due strati di materiali diversi superficie di discontinuità: la superficie che si trova a una profondità variabile tra i 5 e i 60 km si chiama discontinuità di Mohorovicˇic´, dal nome del sismologo che la scoprì ( 1 ). In alcune zone della Terra durante un terremoto violento i sismografi non registrano né le onde P, né le onde S. Ciò si spiega con un altro cambiamento di materiale: a circa 2900 km le onde P vengono deviate e le onde S non si propagano più. A questa profondità deve esserci sicuramente materiale liquido. La superficie che si trova a circa 2900 km di profondità si chiama discontinuità di Gutemberg, dal nome dello scienziato che la individuò ( 2 ). Un’altra deviazione delle onde P è stata individuata a 5150 km e chiamata discontinuità di Lehmann, anch’essa dal nome dello scienziato a cui si deve la scoperta.

Quali ipotesi hanno fatto gli scienziati sulla struttura interna della Terra?
Le informazioni offerte dallo studio delle onde sismiche hanno permesso ai geologi di formulare un’ipotesi sulla struttura interna della Terra che prevede la presenza di strati concentrici di materiali diversi e di diverse densità.

- La crosta ( a ) è lo strato più esterno, di spessore minimo sotto gli oceani (5-15 km) e massimo nei continenti (25-70 km): è costituita di rocce solide, soprattutto silicati di alluminio. La densità delle rocce è in media 2,8 kg/dm3.

- Il mantello ( b ) si estende sotto la crosta sino a 2900 km di profondità; è suddiviso in due strati di diversa densità: il primo, solido, insieme alla crosta, costituisce la litosfera; il secondo, meno denso e fatto di rocce parzialmente fuse, costituisce l’astenosfera ed è situato a circa 100-350 km di profondità. I materiali che compongono il mantello sono soprattutto silicati di magnesio e di ferro; si conosce la composizione chimica di tali materiali perché vengono in superficie durante le eruzioni vulcaniche e durante i corrugamenti della crosta terrestre che originano le montagne. La densità dei materiali del mantello varia da 3,3 a 4,2 kg/dm3.

- Il nucleo ( c ) si estende sotto al mantello da 2900 a 6378 km ed è diviso in due parti: la prima si trova allo stato liquido e la seconda, più interna, allo stato solido perché la pressione cui è sottoposta impedisce la fusione dei materiali, nonostante le alte temperature (4000-5000 °C). Si pensa che sia costituito in prevalenza da elementi metallici come il ferro e il nichel la cui densità è compresa tra 10 e 13 kg/dm3.

Naturalmente non si hanno conoscenze dirette dei materiali del nucleo e gli scienziati basano le loro ipotesi sulle analisi di diversi meteoriti, corpi rocciosi provenienti dallo spazio originati dall’esplosione di pianeti simili alla Terra in composizione. Si sono ritrovati meteoriti con composizione chimica analoga a quella delle rocce terrestri e altri costituiti da ferro e nichel: gli scienziati pensano che questi ultimi derivino dal nucleo di antichi pianeti.

Come varia la temperatura della Terra andando in profondità?
La lava incandescente che fuoriesce dai vulcani, le sorgenti di acqua calda e i vapori bollenti tipici di alcune zone terrestri indicano che gli strati profondi del pianeta sono molto caldi. Immagina di essere un geologo in esplorazione in una miniera per misurare la temperatura della Terra nei primi 1000 metri di profondità; otterresti un grafico come questo ( 3 ). Scendendo in profondità, ogni 100 metri, la temperatura aumenta in media di 3 °C. A 1000 metri raggiunge già 50 °C. Tale aumento della temperatura non è uguale ovunque e soprattutto non è costante sino al centro della Terra dove altrimenti dovrebbe raggiungere 200 000 °C! La temperatura della Terra aumenta in modo costante sino a circa 40 km di profondità, poi in modo non regolare, sino a raggiungere nel nucleo circa 5000 °C. Per ciò che riguarda l’origine del calore interno terrestre esistono alcune ipotesi ma la più accreditata è individuata nelle reazioni nucleari che interessano in modo naturale molti minerali presenti nelle rocce.