Il Mantello Ed Il Nucleo Del Pianeta Terra

Struttura interna della Terra. [Da Wikipedia]

Il mantello ed il nucleo sono gli altri due gusci principali in cui è strutturato il pianeta Terra, dopo quello più esterno: la crosta.


IL MANTELLO
Il mantello è uno strato costituito soprattutto da minerali di magnesio e di ferro; esso si trova subito al di sotto della crosta, che, avendo una densità inferiore a quella del mantello, galleggia su di esso come una enorme zattera rocciosa che avviluppa la Terra.


Il mantello occupa l'84% del volume della Terra e costituisce il 68% della sua massa, raggiunge e supera la temperatura di 1000 °C, ed è suddiviso in più strati aventi caratteristiche differenti. Lo strato più vicino alla crosta è solido, ma a circa 300 km di profondità, a causa del continuo aumento di temperatura, le rocce presentano un aspetto pastoso, quasi liquido, formando il magma.

dalla rete

Il magma incandescente è in continuo movimento a causa delle differenze di temperatura esistenti tra le parti più profonde e quelle più superficiali; tali differenze generano, infatti, i moti convettivi, fenomeno che avviene, ad esempio, in una pentola piena d'acqua in ebollizione su un fornello. La fiamma del fornello scalda la pentola, che scalda l’acqua; questa si espande e sale, mentre l’acqua fredda, che si trova in superficie, scende e inizia a scaldarsi. Il ciclo convettivo distribuisce il calore dell’acqua uniformemente in tutta la pentola.

da http://kidslink.bo.cnr.it

Nel caso del magma, la funzione di fornello è svolta dal nucleo terrestre che cede il calore al materiale del mantello. Sembra che questo calore sia dovuto all'energia rilasciata continuamente da minerali come l'uranio, che si trasformano in altri elementi: questo processo è chiamato decadimento radioattivo.


I moti convettivi sono, quindi, movimenti che interessano soltanto la parte più esterna del mantello, fino ad una profondità di circa 300 km. Le correnti convettive, salendo e distribuendosi poi in superficie, trascinano le placche tettoniche. Il materiale, allontanandosi dalle zone di riscaldamento, si raffredda, appesantendosi e formando altra crosta, per poi sprofondare di nuovo nel mantello. I moti sono lentissimi, ma anche procedendo con un ritmo di pochi centimetri l'anno, nel corso di milioni di anni, gli spostamenti si fanno grandi. Questi movimenti producono sulla crosta terrestre delle spaccature (chiamate faglie), danno origine ai terremoti, ai vulcani e alla formazione delle montagne (orogenesi).

A) Discontinuità di Mohorovičić. B) Discontinuità di Gutenberg.
 C) Discontinuità di Lehmann. 1) Crosta continentale
 2) Crosta oceanica 3) Mantello superiore 4) Mantello inferiore
 5) Nucleo esterno 6) Nucleo interno. [Da Wikipedia]

Il limite superiore del mantello, ovvero il suo contatto con la sovrastante crosta terrestre, generalmente si trova tra i 10 e i 35 km di profondità dalla superficie, ed è detto discontinuità di Mohorovičić (spesso abbreviata in "Moho"); il limite inferiore, che segna il confine con il nucleo, è detto discontinuità di Gutenberg.


Entrambe le discontinuità sono state individuate attraverso specifici studi di sismologia: la prima per la riflessione parziale delle onde sismiche dovuta al repentino cambiamento della loro velocità nel passaggio tra i due mezzi, la seconda per l'assorbimento delle onde trasversali (onde S, ossia secundae) da parte del nucleo esterno liquido.


IL NUCLEO
Alla profondità di 2900 km vi è il nucleo: un nocciolo metallico, composto prevalentemente di ferro e nichel, con un raggio di circa 3500 km. Esso occupa solo il 16% del volume del nostro pianeta, ma rappresenta ben il 31% della sua massa! Questo significa che il nucleo ha una densità molto elevata.


Nucleo esterno: a causa della temperatura, compresa tra i 3000 e i 4000 °C, i minerali della parte più superficiale del nucleo si trovano allo stato liquido, costituendo una specie di enorme oceano, profondo 2300 km. Sul suo fondo, la pressione raggiunge valori circa 3,5 milioni di volte maggiori di quella atmosferica!


Nucleo interno: è una sfera metallica con il raggio di circa 1200 km. E' costituito di ferro e di nichel, che si trovano allo stato solido a causa dell'enorme pressione esercitata dagli strati sovrastanti. E ciò avviene nonostante che la temperatura raggiunga i 5500 °C: è quasi lo stesso valore che si ritrova sulla superficie della nostra stella, il Sole, dove tutta la materia si presenta allo stato gassoso.


Il modello del nucleo esterno e di quello interno, con proprietà fisiche differenti, fu teorizzato dalla geofisica danese Inge Lehmann negli anni '30. La Lehman ipotizzò anche la presenza, tra i due nuclei, di una discontinuità, che ha preso il suo nome. Tale discontinuità, che segna la divisione tra i due strati, è posta a circa 5200 km di profondità; alla sua sommità si estinguono le onde sismiche che non si propagano nei liquidi (onde S). 


L'ipotesi della Lehmanè stata poi confermata nel 1970 (consultare l'articolo di nature del 1971 e Robert Roy Britt. Finally, a Solid Look at Earth's Core, 14-04-2005).

da Unione Astrofili Teramo

La suddivisione in crosta, mantello e nucleo (modello composizionale ) è fatta in base alla diversa composizione  delle rocce terrestri. Se si considerano invece le caratteristiche meccaniche, (come la risposta a uno sforzo, la capacità o meno di fluire e di deformarsi, ecc.) la Terra può essere suddivisa, dall'esterno verso l'interno, in litosfera, astenosfera, mesosfera e nucleo (modello reologico).

da http://eduseis.na.infn.it

Segue un filmato della Coronet Instructional Film 1960 (revisionato nel 1982), in cui sono descritte: la struttura interna della Terra; le teorie sulla sua formazione da materiali spaziali; le principali rocce (ignee, sedimentarie e metamorfiche). Il filmato, sebbene un po' datato, costituisce un'ottima risorsa didattico-educativa.




Fonti consultate (oltre a quelle dei link indicati nell'articolo):
- Wikipedia En
- Oro Blu, Editrice La Scuola
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- La Struttura E La Composizione Della Terra: La Forma


- La Crosta Terrestre