Nucleul bogat în fier din centrul planetei noastre a jucat un rol crucial în evoluția Terrei. Acesta nu doar că alimentează câmpul magnetic ce protejează atmosfera și oceanele de radiațiile solare, dar influențează și tectonica plăcilor care a remodelat continuu continentele.
Cu toate acestea, în ciuda importanței sale, multe dintre proprietățile fundamentale ale nucleului rămân necunoscute. Nu știm exact cât de fierbinte este nucleul, din ce este compus sau când a început să se solidifice. Din fericire, o descoperire recentă realizată de mine și colegii mei ne aduce mult mai aproape de răspunsurile la aceste trei mistere.
Se estimează că temperatura nucleului intern al Pământului este de aproximativ 5.000 Kelvin (K) (4.727°C). Acesta a fost odinioară lichid, dar s-a răcit și a devenit solid în timp, expandându-se în acest proces. Pe măsură ce se răcește, eliberează căldură către mantaua supraiacentă, conducând curenții din spatele tectonicii plăcilor.
Aceeași răcire generează și câmpul magnetic al Terrei. Majoritatea energiei câmpului de astăzi provine din înghețarea părții lichide a nucleului și creșterea nucleului intern solid în centrul său.
Totuși, din moment ce nu putem accesa nucleul, trebuie să estimăm proprietățile acestuia pentru a înțelege modul în care se răcește.
Un aspect esențial în înțelegerea nucleului este cunoașterea temperaturii sale de topire. Știm unde se află granița dintre nucleul intern solid și nucleul extern lichid datorită seismologiei (studierea cutremurelor). Temperatura nucleului trebuie să fie egală cu temperatura sa de topire în această locație, deoarece aici are loc înghețarea. Deci, dacă știm exact care este temperatura de topire, putem afla mai multe despre temperatura exactă a nucleului – și despre componența sa.
Tradițional, avem două metode pentru a determina din ce este făcut nucleul: meteoritele și seismologia. Examinând chimia meteoritelor – care se crede că sunt bucăți din planete care nu s-au format niciodată, sau bucăți din nucleul unor planete asemănătoare Pământului distruse – putem obține o idee despre ce ar putea fi compus nucleul nostru.
Problema este că aceasta ne oferă doar o idee generală. Meteoritele ne arată că nucleul ar trebui să fie compus din fier și nichel, și poate un procent mic de silicon sau sulf, dar este dificil să fim mai specifici decât atât.
Pe de altă parte, seismologia este mult mai specifică. Când undele sonore generate de cutremure călătoresc prin planetă, acestea se accelerează și încetinesc în funcție de materialele prin care trec. Comparând timpul de călătorie al acestor unde, de la cutremur la seismometru, cu viteza cu care undele călătoresc prin minerale și metale în experimente, putem obține o idee despre componența interioară a Pământului.