Con tutta la nostra tecnologia, la struttura interna del pianeta che abitiamo è a tutti gli effetti qualcosa che sfugge alle nostre possibilità di esplorazione diretta. Le tecnologie di perforazione messe a punto in questi anni per raggiungere profondi giacimenti petroliferi ci permettono di arrivare a circa 10 chilometri al di sotto della superficie terrestre, e il pozzo più profondo mai raggiunto ci ha portati a poco più di 12 chilometri di profondità: andare oltre richiederebbe uno sforzo tecnologico ed economico che nessuno, al momento, pare voler intraprendere. In più, i pozzi realizzati sul pianeta sono relativamente pochi e hanno permesso di ottenere limitate informazioni dirette sull'interno della Terra.
Il quadro che abbiamo di ciò che sta sotto i nostri piedi è dunque stato dedotto indirettamente dallo studio delle onde sismiche dei grandi terremoti, che hanno percorso in lungo e in largo l'intero pianeta e che sono state registrate da centinaia di precisi sismografi posti in tutto il mondo.
La velocità di propagazione delle onde sismiche cambia in rapporto al tipo di materiale che attraversano: incrociando decine di migliaia di dati siamo riusciti a ottenere quello che riteniamo essere "un buon quadro" della struttura della Terra. Oggi possiamo dire che il nostro pianeta è composto da "gusci concentrici": una crosta che arriva fino a 70 km di profondità, un mantello che giunge fino a 2.900 chilometri e un nucleo - fino al centro della Terra, a circa 6.370 chilometri sotto di noi.
Inner core: il cuore del pianeta. Da tempo sappiamo che il nucleo è composto da due strati: uno esterno liquido e uno interno solido (sono sempre le onde sismiche a raccontarlo). Nello strato liquido, fatto principalmente da ferro e in percentuale molto minore da nichel, la temperatura raggiunge i 3.000 °C: sappiamo che è liquido perché le onde sismiche ondulatorie, chiamate onde S, scompaiono, in quanto non attraversano materiali liquidi.
Più all'interno c'è il "nocciolo duro" del nucleo, solido, composto quasi esclusivamente da ferro: qui le temperature arrivano a 5.400 °C.
Una conformazione, questa, che si è creata circa un miliardo di anni fa: è una stima accurata, basata sul calcolo (teorico) del tempo necessario alla parte solida del nucleo per raggiungere le dimensioni attuali, che sono di circa 1.215 chilometri.
Si tratta di un quadro morfologico ampiamente condiviso: sono tante le informazioni che lo confermano. Tutto chiaro allora? No.
Il paradosso. C'è in tutto questo un fattore relativamente poco approfondito, perché difficile da trattare, e riguarda il modo con il quale si è formato il nucleo solido.
Il problema è stato riportato all'attenzione dei geofisici da Matthew Willard e altri ricercatori della Case Western Reserve University (Cleveland, Usa): le riflessioni su quello che chiamato "il paradosso della nucleazione del nucleo interno della Terra" sono state pubblicate su Earth and Planetary Science Letters.
Ludovic Huguet, del gruppo di ricerca, spiega in questo modo la questione: alle pressioni e temperature che sussistono in prossimità del nucleo, «affinché il ferro del nucleo liquido possa essersi solidificato, sarebbe stato necessario che la temperatura scendesse di un migliaio di gradi, ma se ciò fosse avvenuto si sarebbe solidificato l'intero nucleo, non solo una parte, e questo non è accaduto».
In laboratorio è già stata dimostrata la possibilità di generare un nucleo solido all'interno di un nucleo ferroso liquido (inserendovi frammenti solidi) senza dover abbassare in modo significativo la temperatura, ma... può succedere anche a livello planetario?
Sembra improbabile che un grande blocco di mantello possa essere finito nel nucleo per innescare e contribuire alla formazione del nocciolo solido: al più, si potrebbe ipotizzare che molti pezzi di mantello siano precipitati verso il centro, ma dovrebbe essere avvenuto in tempi molto rapidi... Ma perché avrebbe dovuto accadere?
È una domanda senza risposta, almeno per adesso. «È arrivato il momento che la comunità affronti la questione e dia risposta a uno dei grandi enigmi sull'evoluzione del nucleo e del pianeta», concludono i ricercatori.
Che forma ha la terra? Probabilmente già nella Preistoria gli uomini si sono posti questa domanda. Da allora ci sono stati innumerevoli tentativi di pensare e disegnare il cosiddetto ecumene, la parte del mondo abitata attraverso le mappe. E se nessuna è riuscita a riprodurlo fedelmente, ognuna ha dato un contributo importante, mettendo nero su bianco le conoscenze geografiche disponibili. Un viaggio tra le mappe si rivela così un percorso attraverso i secoli, molto istruttivo, come sottolinea anche il libro di Jerry Brotton La storia del mondo in 12 mappe (Feltrinelli). Ecco alcune delle carte più famose del passato.
La prima, o meglio la più antica. Il cosiddetto "mappamondo di Babilonia" (550 a.C.) è la più antica rappresentazione del mondo conosciuta. Il mondo è raffigurato in modo simbolico: Babilonia è al centro e la terra è appare come un disco circondato circolarmente da acqua (il fiume Oceano) così come sosteneva la tradizione arcaica e la religione babilonese. Oltre questo si estendono altre regioni o isole a forma triangolare.
La nascita della geografia. Attorno al 150 d.C. l’astronomo di Alessandria Claudio Tolomeo scrisse un trattato intitolato Guida alla geografia. Inciso in greco su un rotolo di papiro racchiudeva 1000 anni di pensiero greco sulle dimensioni, la forma e l’estensione del mondo abitato. L’originale non è giunto fino a noi, ma abbiamo una sua riproduzione: l’opera ricomparve infatti a Bisanzio nel XIII secolo (nella foto), accompagnata da mappe disegnate da scribi bizantini, basate sulla descrizione tolemaica della terra e delle posizioni delle 8000 località indicate nel testo. Si possono individuare il Mediterraneo, l’Europa, il Nord Africa, il Medio Oriente e alcune parti dell’Asia.
Sincretismo. Il Kitāb nuzhat al-mushtāqn (“Diletto per chi visita i Paesi della terra”) è un compendio geografico scritto dal geografo arabo Al-Idrīsī (1154): si tratta di una sintesi delle conoscenze sul mondo allora conosciuto, illustrato con 70 mappe regionali del mondo – più una piccola mappa del mondo miniata. Il libro e le mappe sono frutto delle tradizioni greche, cristiane e islamiche di scienza, geografia e viaggi, allora in circolazione.
Mappa cristiana (con l'Eden). Alta 1,59 metri e larga 1,34, la mappa mundi di Hereford (1330 ca.) si trova nella cattedrale dell'omonimo (e minuscolo) paese sul confine anglo-gallese: è una riproduzione del mondo, così come appariva a un cristiano del XIII secolo. Ottenuta da una enorme pelle di vitello su cui è stato disegnato l’ecumenem è una rappresentazione delle convinzioni teologiche, ma anche cosmologiche, zoologiche ed etnografiche del tempo. Gerusalemme è disegnata al centro del cerchio, l'est si trova in alto, e il Giardino dell'Eden è illustrato in un cerchio sul bordo del mondo. La mappa presenta però alcuni enigmi: non sappiamo esattamente quando fu realizzata, quale fosse la sua funzione e nemmeno perché si trovi proprio in quella cattedrale.
Mappa asiatica. La mappa del mondo Kangnido (1470 ca.) è il più antico esempio proveniente dall’Asia orientale ed è la prima mappa asiatica a riprodurre l’Europa. Dipinta in modo raffinato in inchiostro su seta ha colori brillanti: i mari sono verde oliva e i fiumi blu. Le catene montuose sono indicate da linee nere a zig zag, le isole più piccole sono invece raffigurate come cerchi. Le dimensioni sono imponenti: 164 × 171 centimetri. In origine era fissata a un bastone in modo da poter essere srotolata dall’alto verso il basso, probabilmente fu progettata per essere appesa su un paravento.
La scoperta dell’America. Il mappamondo attribuito al cartografo tedesco Martin Waldseemüller si fa risalire al 1507. Si ritiene sia la prima carta che descriva e chiami “America” una massa continentale distinta dall’Asia.
Eurocentrismo. Il mappamondo del cartografo fiammingo Gerardo Mercatore (1569) fu realizzato negli anni delle grandi esplorazioni geografiche ed era principalmente ad uso dei navigatori. Mercatore fece la sua mappa con una proiezione detta “conforme” in grado cioè di preservare gli angoli, era quindi ideale per la navigazione tramite bussola. Mercatore pose l’Europa al centro della mappa. In questo modo le sue dimensioni risultarono distorte (maggiori rispetto ad altri continenti come l’America Latina). Lo dimostrerà negli anni Settanta del Novecento il cartografo tedesco Peters aprendo un dibattito su come la rappresentazione geografica delle mappe si riveli un “atto politico”.
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Nuovo mondo. Dal 1638 Joan Blaeu fu cartografo ufficiale della Compagnia delle Indie orientali olandese e poteva quindi accedere alla documentazione di più di 150 anni di viaggi commerciali olandesi a ovest e a est dell’Europa, oltre che alle mappe e alle carte più recenti dei navigatori. L’Atlas Major (1662) è la riproduzione più aggiornata del tempo: raffigura con precisione la punta dell’America meridionale e la Nuova Zelanda e mostra sia la costa occidentale dell’Australia (indicata come “Hollandia Nova detecta 1644”) sia la Tasmania, che aveva preso il nome da Abel Janszoon Tasman, primo europeo a raggiungere l’isola e a prenderne formalmente possesso nel dicembre 1642. Nella foto una riproduzione della Norvegia dall’Atlas Major.
Mappe tematiche. Quando lo studioso inglese Halford Mackinder rappresentò nella sua mappa “il perno geografico della storia” (1904) la geografia come disciplina era nata da qualche decennio. Lo studioso riteneva che il "cuore" pulsante di tutte le civiltà di terra (pivot area) fosse da collocare dalle parti della Russia. Fece così una carta tematica che lo rappresentasse. Questo aprì la strada alle successive carte in grado di visualizzare la variazione nello spazio di un certo fenomeno sociale o di un tema particolare: per esempio la criminalità, le malattie o l’alfabetizzazione.
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Il mondo da lassù. La prima fotografia della terra a figura intera fu realizzata dall’equipaggio dell’Apollo 17 nel 1972 presenta la terra come una palla, meravigliosa, sospesa nell’universo. Il mondo così descritto è percepito per la prima volta come fragile e caduco. L’immagine non a caso suscitò riflessioni politiche e ambientali sulla precarietà del nostro pianeta, resa ancora più manifesta dalle politiche industriali dei grandi della Terra, poco attente al tema della sostenibilità.
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Tutto è politica. Nel maggio 1973, lo storico tedesco Arno Peters (1916-2002) convocò una conferenza stampa a Bonn, allora capitale della Repubblica federale tedesca. Di fronte a una platea di 350 giornalisti internazionali, annunciò una nuova carta del mondo che aprì un ampio dibattito: era basata su una proiezione “equivalente” che conservava con precisione le dimensioni corrette dei paesi e dei continenti in base alla loro area, rettificando quello che era considerato il pregiudizio eurocentrico di Mercatore e presentando come disse lui “in modo egualitario tutti i paesi della terra”. L’America Latina risultava ad esempio molto più grande dell’Europa, a differenza di come da Mercatore in poi era stata rappresentata. Ottima proiezione dal punto di vista politico, ma pessima per navigare.
Atlanti digitali. Da oltre 10 anni Google Maps e la sua applicazione più sofisticata Google Earth sono tra le app geospaziali più utilizzate al mondo. Sono “atlanti digitali” che ci permettono di viaggiare stando comodamente seduti sul divano di casa. Non solo: Google Earth visualizza fotografie aeree e satellitari della terra, ma consente anche al singolo utente di inserire delle proprie informazioni, visualizzarle e condividerle con altri utilizzatori del programma in tutto il mondo.
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Il Sole sarà più brillante. Come gran parte delle stelle che conosciamo, Il Sole si trova nella fase di sequenza principale della sua evoluzione. Nel suo nucleo avvengono reazioni di fusione nucleare che trasformano l'idrogeno in elio e sprigionano, ogni secondo, circa 4 x 10 alla 27 Watt di energia. Finora ha convertito qualcosa come 100 volte la massa della Terra in elio ed energia: quando la riserva di idrogeno sarà ai minimi, il nucleo si restringerà e gli strati di gas esterni si avvicineranno al nucleo stesso. L'aumentata pressione sul centro accelererà i processi di fusione e la luminosità crescerà: tra 1,1 miliardi di anni il Sole sarà più brillante del 10%. Per la Terra, significherà un effetto serra pari a quello che ha reso Venere un pianeta infernale. Infine, quando tutto l'idrogeno nel nucleo si sarà fuso in elio, la nostra stella inizierà a collassare sotto il suo stesso peso.
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Le stelle nascono, bruciano carburante, muoiono. Il Sole non sarà da meno: l'epilogo del nostro astro, che si trova a circa metà della sua vita, si consumerà a partire da 5,5 miliardi di anni da oggi (7, per i più ottimisti), e decreterà inevitabilmente anche l'epilogo della Terra, che finirà vaporizzata (non c'è un modo gentile per dirlo). Non avverrà dall'oggi al domani, ma attraverso una serie di apocalittiche fasi, osservate nell'evoluzione di stelle di massa simile: eccole, per chi è ansioso di sapere in dettaglio che cosa succederà. Vedi anche: come muore una stella.
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La vita sulla Terra finirà. Meglio escludere da subito ogni velleità di sopravvivenza: tra 3,5 miliardi di anni il Sole sarà diventato il 40% più luminoso. La Terra svilupperà dapprima un massiccio effetto serra: i gas atmosferici tratterranno ancora più calore e l'acqua evaporerà, formando una spessa coperta di nubi che proteggerà la vita per qualche tempo. Non durerà a lungo: gli oceani terrestri inizieranno a bollire, le calotte di ghiaccio saranno fuse e ogni forma di vita rimasta in superficie sarà annientata.
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La nuova fase: gigante rossa. La nostra stella non diverrà soltanto più brillante, ma inizierà ad espandersi passando alla fase successiva del suo ciclo vitale. Sarà una gigante rossa, una stella più fredda ("solo" 2000-3000 °C, contro i 5000-9000 attuali in superficie) ma di maggiori dimensioni. I suoi strati più esterni arriveranno a lambire Mercurio, Venere e la Terra (la quale, nel frattempo, per la mutata attrazione gravitazionale solare, avrà modificato la sua orbita). L'intero processo richiederà circa 5 milioni di anni: un battito di ciglia nella vita del Sole.
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Marte sarà più ospitale della Terra (ma per poco). La zona abitabile, la regione attorno a una stella entro la quale è possibile per un pianeta ospitare acqua liquida (e che ora è compresa tra 0,95 e 1,37 volte il raggio medio dell'orbita terrestre, o unità astronomiche) si sposterà progressivamente verso l'esterno. Per qualche tempo Marte si troverà in quest'area privilegiata (se escludiamo la questione della sottile atmosfera). Per allora, avremo forse imparato a vivere sul Pianeta Rosso: ma non potremo contarci molto a lungo.
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Si creeranno altrove le condizioni per la vita. Nella fase di espansione del Sole, alcuni pianeti o satelliti ghiacciati come Europa (luna di Giove, nella foto) che già oggi appaiono interessanti per possibili forme di vita extraterrestri, potrebbero divenire, per un breve periodo, ancora più ospitali. La loro crosta di ghiaccio sublimerà dando luogo a transitorie atmosfere o oceani superficiali. Ma quando il Sole sarà definitivamente passato allo stadio di gigante rossa, la zona di abitabilità si sposterà tra le 49 e le 70 unità astronomiche, e persino su Nettuno farà troppo caldo.
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Gli asteroidi del Sistema Solare non avranno vita facile. Le mutate orbite di Giove e di altri giganti della nostra famiglia planetaria disturberanno quelle degli asteroidi interni al Sistema, scagliandoli verso l'esterno o, al contrario, spingendoli verso la nana bianca, dove finiranno in briciole. Lo sappiamo perché attorno alle nane bianche osservate finora, sono stati individuati frammenti di corpi celesti avventuratisi troppo vicini all'astro.
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La Nebulosa-Sole. Gli strati più esterni del Sole, sempre più sganciati dal nucleo e scagliati all'esterno in una nube di gas, formeranno una nebulosa planetaria, simile alla Nebulosa Anello oggi visibile nella costellazione della Lira. Lo spettacolo illuminato dagli ultimi scampoli di energia della nana bianca, durerà circa 10 mila anni.
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La fase finale: nana bianca. Quando la fusione dell'idrogeno in elio sarà completata, il Sole inizierà a collassare di nuovo. Per 2 milioni di anni fonderà l'elio in carbonio e ossigeno, seppur con reazioni meno energetiche di quelle descritte finora. Terminato anche l'elio, senza più energia radiante a contrastare il suo peso, il nucleo del Sole si ridurrà a una nana bianca. Questo residuo stellare è estremamente longevo e potrebbe rimanere così per miliardi di anni, prima di estinguere tutto il suo calore e "spegnersi" definitivamente (diventando nero).
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Dovremo cercarci un'altra stella. E un altro sistema planetario meno in difficoltà: Proxima Centauri b (nell'illustrazione), un pianeta che orbita intorno a Proxima Centauri, la stella più vicina alla Terra dopo il Sole (4,25 anni luce), ha dato finora segnali di abitabilità, tuttavia quest'astro è già una nana rossa (e per allora...). Intanto, stiamo lavorando a sistemi, ancora molto lontani, di trasporto interstellare - come racconta Focus 349 - novembre 2021.
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