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Le profondità della Terra: sai come le onde sismiche penetrano nella roccia?
Lo studio delle onde sismiche risale allo sviluppo della sismologia a partire dal 19° secolo, che ha aperto la nostra comprensione della struttura interna della Terra. Il comportamento delle onde sismiche, in particolare delle onde P ed S, fornisce informazioni profonde sulla struttura della velocità della Terra. La struttura della velocità si riferisce alla distribuzione della velocità delle onde sismiche trasmesse a diversi livelli all'interno della terra. I cambiamenti di velocità riflettono la composizione, la densità e lo stato fisico delle rocce sotterranee.
La velocità di propagazione delle onde sismiche varia a seconda del tipo e dello stato del materiale (solido, liquido o gassoso), che a sua volta modifica il percorso delle onde.
Come funzionano le onde sismiche
In effetti, il comportamento delle onde P ed S fornisce agli scienziati la chiave per svelare i misteri dell’interno della Terra. Le onde P possono attraversare tutti i materiali, mentre le onde S possono attraversare solo i solidi. Poiché queste onde attraversano mezzi diversi, i cambiamenti nella loro velocità possono fornirci preziose informazioni sull’interno della Terra.
Si è scoperto che la Terra ha un nucleo esterno liquido, perché le onde S non possono penetrare.
Stratificazione della struttura della velocità della Terra
La struttura interna della Terra può essere divisa in diversi strati, ciascuno con le proprie caratteristiche uniche di velocità delle onde sismiche. La velocità delle onde sismiche cambia in ogni strato a causa delle differenze di temperatura, pressione e materiali costituenti.
Crosta terrestre
La crosta terrestre ha diversi spessori e si divide principalmente in crosta continentale e crosta oceanica. La velocità delle onde sismiche di queste croste varia da 6,0 a 7,0 km/s, a seconda della densità della roccia e della sua composizione.
Manto superiore
Nel mantello superiore la velocità dell'onda P può raggiungere una velocità compresa tra 7,5 e 8,5 km/s, che aumenta con l'aumentare della pressione. Il materiale di questo strato è composto principalmente da peridotite, che favorisce l'aumento della velocità delle onde attraverso diversi cambiamenti di fase.
Mantello inferiore
La velocità del mantello inferiore è più elevata, raggiungendo dai 10 ai 13 km/s, e l’aumento della densità della roccia guidato dalla pressione fa sì che le onde sismiche si muovano a una velocità maggiore.
Nucleo esterno e nucleo
Il nucleo esterno è allo stato liquido, il che riduce significativamente la velocità dell'onda P, mentre l'onda S è completamente impenetrabile. Al contrario, il nucleo interno è solido e può raggiungere velocità di circa 11 km/s, mostrando un aumento della densità interna.
L'anisotropia del nucleo interno fa sì che la velocità delle onde sismiche vari in direzioni diverse, poiché la rotazione della Terra influenza la disposizione cristallina del nucleo interno.
Struttura della velocità dei pianeti
Oltre alla Terra, anche le strutture di velocità di pianeti come la Luna e Marte hanno attirato l’attenzione degli scienziati. Dalle missioni Apollo ai rover su Marte, i dati sismici ottenuti da queste rilevazioni ci aiutano a comprendere la struttura interna di questi corpi celesti.
Luna
La crosta lunare è costituita da circa 60 chilometri di crosta ghiacciata e rocce di silicato, con velocità delle onde P comprese tra 5,1 e 6,8 km/s. Nelle prime fasi dell'esplorazione lunare, i dati sismici hanno mostrato che c'erano quattro tipi principali di terremoto fonte.
Marte
La ricerca sismica su Marte si basa principalmente sulla missione InSight. I dati ricevuti hanno rivelato la struttura della crosta marziana. La velocità delle onde P è compresa tra 3,5 e 5 km/s e mostra che la velocità aumenterà con l'aumentare della profondità.
Utilizzando questi dati, gli scienziati sono stati in grado di ottenere informazioni dettagliate sulla struttura del sottosuolo di Marte, in particolare sul ruolo del suo mantello.
Possibilità di esplorazioni future
In futuro, con il progresso della tecnologia, gli scienziati sperano di espandere la rilevazione delle onde sismiche ad altri pianeti e lune, come Encelado di Saturno, la cui struttura interna necessita di essere ulteriormente esplorata e confermata.
Le onde sismiche svolgono un ruolo fondamentale nel rivelare la struttura interna della Terra e di altri pianeti. Come possono gli scienziati utilizzare questa conoscenza per esplorare ulteriormente altri misteri dell'universo?
