Viaggio al centro della Terra

O R I Z Z O N T I
DALL A CROSTA AL MANTELLO TERRESTRE
Viaggio al centro della Terra
L’
Tra i sogni che hanno sempre affascinato l’uomo, va annoverato
quello di arrivare al cuore del nostro pianeta e scoprire quali
segreti nasconde. Finora l’uomo è riuscito a raggiungere una
profondità di ‘soli’ 12.262 metri, ma molti sono i progetti per
andare oltre. Perché le rocce che si incontrano in queste perforazioni possono raccontare non solo la storia della Terra, ma
anche il suo futuro, ricostruire l’evoluzione del clima e aiutare
gli scienziati a prevedere eruzioni vulcaniche e terremoti.
di luigi bignami
impresa tecnologica per quei tempi, che venne
380 mila km dalla Terra. Ha mandato sonde ai con­­
vissuta, da parte dei sovietici, come una rivincita
fini del sistema solare, ovvero lontano 17 miliardi
sugli americani che pochi mesi prima avevano
di chilometri. Eppure, sul proprio pianeta, non è
conquistato la Luna.
ancora riuscito a perforare la crosta terrestre, né
Ma 12.262 metri di perforazione (anche se alcuni
il mantello, né, tanto meno, il nucleo. Cionono­­
rapporti parlano di una profondità superiore di
stante, ci fu un periodo in cui gli uomini si impegna­­
qualche centinaio di metri) non hanno permesso
rono assiduamente per esplorare le viscere della
di scalfire neppure lontanamente il mantello ter­
Terra, quasi con lo stesso slancio tecnologico ed
restre, lo strato sotto la crosta, che in quella re­­
economico impiegato per arrivare sulla Luna; tut­
gione si trova a circa 30 km di profondità. Era stata
tavia, a oggi, il pozzo più profondo mai scavato
scelta quella località, tuttavia, perché og­­getto di
supera di poco i 12 km, a fronte di un raggio della
solide teorie sull’evoluzione geologica della crosta
Terra di oltre 6350 km. Come è possibile? La ri­­
e dunque si riteneva che, se i campioni di rocce
sposta è quasi banale: perché, malgrado la tecnolo­­
estratte le avessero confermate, si sarebbe potuto
gia in nostro possesso, non abbiamo ancora quella
ricostruirne la storia con evidenza scientifica. Ma
necessaria per superare le pressioni e le tempe­
con l’avanzare delle perforazioni le idee degli
rature che vi sono nel cuore del nostro pianeta
scienziati, anziché chiarirsi, si appannarono
già a partire da poche decine di chilometri sotto
ancor di più, perché le rocce trovate non sempre
la sua superficie.
erano quelle attese. Per arrivare a qualche cer­
Il record di perforazione fu realizzato negli anni
tezza si sarebbero dovute eseguire altre perfora­
Settanta dall’allora Unione Sovietica, quando nella
zioni, ma i costi erano già così elevati che si
regione di Kola, nel nord della Russia, si riuscì a
preferì abbandonare il progetto. Il lavoro attorno
trivellare la crosta terrestre fino ad arrivare a rocce
a quel pozzo è continuato fino al 1989. I problemi
vecchie di 2,7 miliardi di anni. Fu una grande
contro i quali hanno dovuto lottare i sovie­
©JAMSTEC/CDEX
Perforare la crosta oceanica
per arrivare al mantello è
relativamente più semplice
che scavare quella continentale, in quanto la prima
è molto meno spessa. La nave
oceanografica giapponese
Chikyu, lunga 210 metri,
è attualmente impegnata a
realizzare un pozzo di 3600
metri in prossimità della
Fossa di Nankai, nota per
la forte sismicità.
©IODP/JAMSTEC
©Jason Pineau/All Canada Photos/Corbis
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uomo ha camminato sul suolo lunare distante
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L’impianto russo, nella Penisola
di Kola, per la realizzazione
del cosiddetto ‘Kola Superdeep
Borehole’, il pozzo più profondo
mai scavato sulla crosta
continentale (oltre 12 km).
temperature che, alla profondità massima dello
record di 2111 metri. Il campionamento effettuato
scavo, raggiungevano rispettivamente valori di
migliaia di atmosfere e 400 °C circa.
Pozzi di conoscenza
Perché si vuole perforare la Terra? La ragione è
semplice: attraverso i campioni di rocce riportati
in superficie è possibile ricostruire l’evoluzione
del pianeta, realizzare studi di prevenzione dei ter­
©RIA NOVOSTI/SCIENCE PHOTO LIBRARY
crosta di 2466 metri, superando il precedente
©RIA NOVOSTI/SCIENCE PHOTO LIBRARY
tici sono stati essenzialmente le pressioni e le
ha permesso non solo di redigere una precisa
Secondo alcuni
scienziati, tra i 70 e
i 150 km di profondità
‘riposano’ enormi
quantità di metano.
Se potesse essere rag­
giunto e sfruttato, si
aprirebbe un capitolo
del tutto nuovo riguardo
all’approvvigionamento
mondiale di combustibile.
remoti e delle eruzioni vulcaniche e, non ultimo,
ricostruire la storia del clima. Una ‘carota’ di cro­­
successione delle rocce crostali, ma anche di indi­
viduare la presenza di microbi nelle rocce che, a
profondità di migliaia di metri, producono metano.
Questa perforazione rientra nel progetto interna­
zionale IODP (Integrated Ocean Drilling Program)
che si propone di perforare la crosta terrestre nei
punti geologicamente più interessanti e ha come
ultimo obiettivo quello di arrivare al mantello.
In rotta verso il mantello
in prossimità delle dorsali oceaniche (le lunghe
incanalarlo verso l’esterno permettendone lo
tro nel tempo di milioni di anni e di fare previsioni
fratture che dividono in due la maggior parte degli
sfruttamento”. Si aprirebbe così un capitolo del
per il futuro. Ma dove è meglio perforare? Sulla
oceani) e, nell’arco di poche centinaia di milioni
tutto nuovo riguardo all’approvvigionamento
crosta continentale o in mezzo agli oceani? Senza
di anni, si infila poi sotto i continenti, fondendosi
degli idrocarburi.
dubbio è la crosta continentale quella che per­
infine nel mantello. La crosta oceanica, tuttavia,
Negli ultimi anni, tuttavia, nessuno Stato o istitu­
mette, in alcuni punti particolari, di viaggiare in­­
ha il privilegio di essere poco spessa (al massimo
zione si è più lanciato in perforazioni da record,
dietro nel tempo di miliardi di anni. La crosta
10 km) e quindi è il luogo di partenza ideale per
anche se voci non ufficiali fanno ritenere che i
cente Offshore Technology Conference come la
oceanica, infatti, non potrebbe fornire campioni
arrivare al mantello terrestre.
russi stiano pensando di proseguire la perfora­
nave oceanografica che nei prossimi mesi tenterà
vecchi più di 300 milioni di anni, poiché nasce
Sui continenti, d’altro canto, le tracce di quel che
zione a Kola. Tuttavia, in molte parti del pianeta,
di raggiungere il mantello terrestre oltre la cosid­
hanno prodotto gli scontri tra le placche oppure le
le perforazioni continuano, anche se con obiet­
detta Discontinuità di Mohorovicic, ovvero oltre la
‘cicatrici’ lasciate dagli asteroidi o da altri grandi
tivi diversi. Da un lato vi sono ‘semplicemente’ le
fascia di rocce che separa la crosta dal sottostante
fenomeni geologici, come l’innalzamento delle
perforazioni per raggiungere giacimenti petroli­
mantello. L’obiettivo è quello di entrare nel man­
mon­­tagne, possono rimanere visibili per miliardi
feri sempre più profondi, che dunque non hanno
tello per almeno 500 metri. Spiega Nicolas Pilisi
di anni. Ma c’è di più. In un mondo in cui si parla
veri e propri scopi scientifici, in quanto il loro
dell’IODP: “I luoghi ideali selezionati per questa
con insistenza della sempre minore disponibilità
unico fine è quello di arrivare dritti al giacimento
impresa si trovano tutti nell’Oceano Pacifico; si
di idrocarburi, non è da escludere, secondo alcune
di idrocarburi, senza preoccuparsi di studiare con
tratta di aree nei pressi delle Isole Hawaii, della
ipotesi, che tra i 70 e i 150 km di profondità ‘ripo­
attenzione le rocce attraversate. Ad esempio, la
Baja California e della Cocos Plate. Dai campioni
sino’ enormi quantità di metano. La cui origine
British Petroleum è riuscita, negli ultimi anni, a
di mantello che riusciremo a portare in superfi­
non sarebbe biologica, come quella del metano
perforare pozzi profondi anche 10.600 metri a
cie ci aspettiamo di avere delle importanti ri­­
che viene attualmente estratto, bensì ‘abiologica’,
partire da fondali marini che stanno a loro volta
sposte sulla dinamica interna del nostro pianeta”.
in quanto si sarebbe formato da reazioni chimiche
a una profondità di 1250 metri. Da un altro lato,
tra il carbonio e l’idrogeno possibili solo a quelle
invece, vi sono i ripetuti tentativi di perforare la
notevoli profondità. Spiega Alexander Concharov
crosta oceanica raccogliendo informazioni e dati
della Carnegie Institution of Washington che da
di valore scientifico. ‘Leader’ in questo settore è
mol­to tempo si occupa del problema: “Se quel
senza dubbio la nave oceanografica giapponese
metano riuscisse a intrufolarsi in alcune fratture
Chikyu, lunga 210 metri e del peso di 57.500 ton­
presenti nella crosta, potrebbe avvicinarsi molto
nellate, che, agli inizi dello scorso settembre, per­
alla superficie e, anche se con perforazioni co­­
forando al largo della penisola giapponese di
munque profonde, potremmo essere in grado di
Shimokita, ha raggiunto la profondità record nella
oceano
crosta oceanica
crosta continentale
discontinuità
di Mohorovicic
litosfera
rocce rigide
profondità (km)
low-velocity zone
(LVZ - zona parzialmente
fusa con onde sismiche
significativamente rallentate)
astenosfera
rocce plastiche
mantello superiore
mantello inferiore
©EB\UIG -w w w.mark a.it
minerali polimorfi
La suddivisione in crosta, mantello e nucleo
(modello composizionale) si basa sulla diversa
composizione delle rocce terrestri. Se si considerano, invece, le caratteristiche meccaniche, la Terra
viene ripartita in litosfera, astenosfera, mesosfera
e nucleo (modello reologico).
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©Jason Pineau/All Canada Photos/Corbis
s­­ta terrestre, quindi, permette di viaggiare indie­
Attualmente, la nave è impegnata a realizzare un
pozzo nella crosta oceanica che dovrebbe arri­
vare a 3600 metri al di sotto del fondale, in pros­
simità della Fossa di Nankai, nota per la forte
sismicità. La Chikyu è stata scelta durante la re­­
Le difficoltà per raggiungere questo obiettivo sono
innumerevoli. La nave, infatti, dovrà perforare le
rocce rimanendo immobile sopra uno spessore
di oltre 4000 metri d’acqua. Lo scalpello, che sarà
in titanio o in una lega titanio-acciaio, incontrerà
temperature anche di 250°C. Ma i risultati sperati
valgono sicuramente i costi della sfida. La Chikyu,
tra l’altro, è anche la prima nave da perforazione
oceanica che sia riuscita a perforare una
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©Fritz Goro/Time Life Pictures/Get t y Images
faglia subito dopo un terremoto e a porre al suo
interno strumenti di misurazione. Le faglie sono
le fratture della crosta terrestre che, quando
si muovono, originano i sismi. L’obiettivo della
Chikyu è stata la faglia che originò il tremendo
terremoto in Giappone nel 2011, la quale è stata
perforata fino a 855 metri di profondità partendo
dal fondo del mare, che in quel punto ha una pro­
fondità di circa 7000 metri.
Schema del modello
composizionale della
Terra: la crosta (profonda in media 35 km)
è seguita dal mantello
(che arriva fino a circa
2890 km) e quindi dal
nucleo esterno (liquido,
composto in massima
parte di ferro e nichel,
si estende per 2260 km,
ovvero fino a circa 5155
km di profondità) e da
quello interno (solido,
composto quasi esclusivamente di ferro, arriva
fino a circa 6371 km).
©GARY HINCKS/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Il Mohole Project, negli anni
Sessanta, fu uno dei primi tentativi,
senza successo, di arrivare al
mantello terrestre perforando
la crosta oceanica.
Terremoti e vulcani
Non è la prima volta, tuttavia, che viene perfo­
remoti più intensi. Sono come dei campanelli d’al­
Perforare in aree complesse, tuttavia, non è esente
rata una frattura particolarmente violenta. La più
larme. Se un giorno sapremo ben interpretarli,
da rischi. Un gruppo di scienziati, ad esempio,
nota è quella che ha interessato la Faglia di San
avremo fatto notevoli passi avanti nella previ­
poco più di un anno fa decise di perforare le aree
Andreas, la frattura lunga circa 1300 km tra la
sione dei terremoti”, ha affermato Mark Zoback,
attorno al Vulcano Krafla, in Islanda, per stu­
placca dell’Oceano Pacifico e quella dell’America
uno dei responsabili della ricerca.
diarne le potenzialità geotermiche. La perforazione
del Nord. Il progetto, noto come SAFOD (San
Tra i vari progetti di perforazione realizzati sulla
doveva raggiungere i 4500 metri di pro­­fondità,
Andreas Fault Observatory at Depth), si è pro­
terraferma, uno tra i più suggestivi è stato quello
dove si supponeva vi dovessero essere acque
posto di porre alcuni strumenti all’interno della
che ha perforato il cratere dello Yucatan, dove 65
molto calde adatte alla geotermia. Una volta rag­
faglia stessa per studiarne i movimenti. I ricer­
milioni di anni fa cadde un gigantesco asteroide.
giunti i 2100 metri, però, lo scalpello finì all’in­
catori sono riusciti a registrare all’interno del
Le ‘carote’ estratte hanno confermato appieno
terno di una vera e propria sacca di magma, di
pozzo una serie di microterremoti che di solito
che l’oggetto celeste precipitò alla fine dell’Era
cui non si conosceva l’esistenza. I danni alle
precedono sismi di maggiore intensità. “Li
Cretacica e certamente contribuì ai mutamenti cli­
apparecchiature furono tali da portare all’abban­
abbiamo rilevati proprio dove si originano i ter­
matici che portarono all’estinzione dei dinosauri.
dono del progetto.
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