Studio rivela un possibile scenario per la presenza di metalli preziosi nel mantello terrestre
Un nuovo studio suggerisce un mix di materiali del mantello guidato dall’impatto
Un recente studio ha proposto il primo scenario geofisicamente plausibile per spiegare l’abbondanza di certi metalli preziosi, tra cui l’oro e il platino, nel mantello terrestre. Le simulazioni condotte hanno permesso agli scienziati di individuare uno scenario in cui il mix di materiali del mantello, guidato dall’impatto, potrebbe impedire ai metalli di affondare completamente nel nucleo terrestre.
La storia precoce della Terra
Nella sua fase iniziale di evoluzione, circa 4,5 miliardi di anni fa, la Terra subì un impatto con un pianeta delle dimensioni di Marte, e la Luna si formò dai detriti risultanti espulsi in un disco in orbita terrestre. Seguì un lungo periodo di bombardamento, il cosiddetto “accrezione tardiva”, durante il quale planetesimi grandi quanto la nostra Luna impattarono la Terra, portando materiali tra cui elementi altamente “siderofili” (HSE) – metalli con una forte affinità per il ferro – che furono integrati nella giovane Terra.
Comprensione precedente vs nuove intuizioni
Le simulazioni precedenti di impatti che penetravano nel mantello terrestre mostravano che solo piccole frazioni di un nucleo metallico di planetesimi erano disponibili per essere assimilate dal mantello terrestre, mentre la maggior parte di questi metalli - compresi gli HSE – scendevano rapidamente verso il nucleo terrestre. Questo porta alla domanda: come ha fatto la Terra ad acquisire alcuni dei suoi metalli preziosi? Sono state sviluppate nuove simulazioni per cercare di spiegare il mix di metalli e rocce presenti nel mantello attuale.
Come gli HSE sono rimasti nel mantello
L’abbondanza relativa di HSE nel mantello indica una consegna tramite impatto dopo la formazione del nucleo terrestre; tuttavia, mantenere questi elementi nel mantello si è rivelato difficile da modellare - fino ad ora. La nuova simulazione ha preso in considerazione come una zona parzialmente fusa sotto un oceano di magma generato localmente dall’impatto potrebbe aver rallentato la discesa dei metalli planetesimali nel nucleo terrestre.
Comprendere la dinamica del mantello
In questo scenario, un impattore si schianterebbe sulla Terra, creando un oceano di magma liquido localizzato dove i metalli pesanti affondano sul fondo. Quando i metalli raggiungono la regione parzialmente fusa sottostante, il metallo percolerebbe rapidamente attraverso il fuso e, successivamente, affonderebbe lentamente verso il fondo del mantello. Durante questo processo, il mantello fuso si solidifica, intrappolando il metallo. È a questo punto che interviene la convezione, poiché il calore proveniente dal nucleo terrestre provoca un movimento molto lento dei materiali nel mantello solido e le correnti risultanti trasportano il calore dall’interno alla superficie del pianeta.
La convezione del mantello
“La convezione del mantello si riferisce al processo di risalita del materiale del mantello caldo e affondamento del materiale più freddo”, ha detto il Dr. Jun Korenaga, autore principale dell’articolo proveniente dall’Università di Yale. “Il mantello è quasi interamente solido, sebbene, su lunghe scale di tempo geologico, si comporti come un fluido duttile e altamente viscoso, mescolando e ridistribuendo i materiali del mantello, compresi gli HSE accumulati da grandi collisioni avvenute miliardi di anni fa.”
Riferimento: “Vestiges of impact-driven three-phase mixing in the chemistry and structure of Earth’s mantle” di Jun Korenaga e Simone Marchi, 9 ottobre 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2309181120