La struttura interna della Terra

Metodi di indagine. Lo studio della struttura interna della Terra si basa principalmente sull'analisi della distribuzione della velocità delle onde sismiche prodotte durante i terremoti (sismica passiva ),o causate da esplosioni nucleari (sismica attiva). Quando si verificano questi eventi,all'interno della Terra si originano 2 tipi di onde sismiche,che si differenziano per la modalità di propagazione. Le onde compressionali (o onde di tipo P) si propagano nella direzione di vibrazione,mentre le onde trasversali (o onde di tipo S) si propagano in direzione perpendicolare a quella lungo cui avviene la vibrazione. Mentre le onde compressionali sono in grado di propagarsi sia nei liquidi sia nel solidi, le onde trasversali non si propagano nei mezzi liquidi. Inoltre,la velocità di propagazione di un'onda sismica è in relazione alla compressibilità del mezzo in cui si propaga e quest'ultima è a sua volta legata alla densità. Studiando i tempi di arrivo delle onde sismiche a scala globale,è quindi possibile ottenere informazioni sulla struttura interna della Terra.

Crosta terrestre. Sulla base di tali studi,si distingue nella Terra solida una parte superiore detta crosta,estremamente sottile in confronto al raggio medio della Terra (6.371 km). La crosta,delimitata da una discontinuità sismica,detta discontinuità di Morohovicich (o più semplicemente Moho),ha infatti uno spessore medio di 30-40 km sotto i continenti e di circa 7 sotto gli oceani. Rappresenta molto meno dell'1% della massa totale della Terra. Tra la crosta oceanica e quella continentale esiste una netta differenza di tipo strutturale e composizionale,che riflette le differenti modalità di formazione. Questa differenza si manifesta anche nell'età delle rocce più antiche reperibili nei due ambienti: le età massime non sono mai superiori a 250 milioni di anni negli oceani e arrivano fino a 3.800 milioni nei continenti. Inoltre,la struttura degli oceani risulta molto più semplice di quella dei continenti,presentando rocce oceaniche sempre più vecchie a mano a mano che ci si allontana dalla dorsale oceanica.

Mantello terrestre. Al di sotto della Moho comincia il mantello terrestre,che si estende fino a circa 2.900 km di profondità,dove si trova una ulteriore discontinuità sismica detta discontinuità di Gutemberg:essa separa il mantello dalla parte più interna della Terra,il nucleo. Il mantello rappresenta circa il 70% della massa terrestre ed è principalmente costituito da rocce che si trovano in uno stato plastico. L'elevatissima temperatura,che tende a fondere le rocce,è infatti contrastata da un'altrettanta elevata pressione,che tende a mantenerle in uno stato solido. Le rocce del mantello sono caratterizzate da un comportamento liquido o solido a seconda della rapidità con le quali vengono deformate. Sotto la spinta di forze di galleggiamento legate alle differenti densità di porzioni diverse del mantello,a loro volta prodotte dalle temperature crescenti a mano a mano che ci si muove verso l'interno della Terra,le rocce del mantello sono capaci di fluire come liquidi,originando lenti moti convettivi che trascinano gli strati più superficiali della Terra e determinano il movimento delle placche terrestri. Quando invece vengono attraversate da onde sismiche,che agiscono in ciascun punto in un tempo molto breve,le rocce del mantello si comportano come solidi permettendo la propagazione di onde sia di tipo P sia di tipo S.

Nucleo terrestre. Il nucleo rappresenta la parte più interna della Terra ed è suddiviso in due porzioni,separate da un'ulteriore discontinuità sismica,la discontinuità di Lehman. Le onde di tipo S non si propagano nel nucleo esterno sopra tale discontinuità,ragione per la quale il nucleo esterno è considerato composto di materiale allo stato liquido. Al contrario,il nucleo interno ha le caratteristiche di un solido.

Astenosfera & litosfera. La parte più esterna della Terra,comprendente la crosta e parte del mantello,presenta un comportamento rigido d'insieme,marcato da velocità sismiche elevate tipiche dei solidi. Viene chiamata litosfera e comunemente la si considera coincidente con le placche terrestri in movimento. Al contrario,sotto la litosfera esiste una regione all'interno del mantello,estesa circa 100 km,dove la velocità delle onde sismiche decresce rapidamente per poi aumentare nuovamente. Tale regione individua un canale a bassa velocità (noto come Low Velocity Zone,LVZ)che coincide con l'astenosfera,una regione dove le condizioni di pressione e temperatura sono tali da provocare la fusione parziale delle rocce del mantello e la produzione di liquido magmatico. La porzione di mantello sotto l'astenosfera prende invece il nome di mesosfera.