La stuttura interna della Terra

L'interno della Terra è costituito da una successione di gusci con proprietà fisiche differenti: al centro il nucleo, che costituisce il 17% del volume terrestre e che si divide in nucleo interno solido e nucleo esterno liquido; segue il mantello che costituisce il grosso del volume terrestre, l'81%, e che si divide in mantello inferiore solido e mantello superiore plastico, ma la cui parte superiore è; solida; infine, la crosta, solida, che comprende meno del 2% del volume.

Due importanti discontinuità separano crosta, mantello e nucleo: la discontinutà di Mohorovicic (moho) che definisce una brusca variazione di densità tra la crosta e il mantello e la discontinuità di Gutenberg che segna una variazione importante di densità tra mantello e nucleo.

Il guscio plastico del mantello superiore si chiama astenosfera, mentre i due gusci solidi che lo sormontano - la parte superiore del mantello superiore e la crosta terrestre - formano la litosfera. Si conoscono due tipi di crosta terrestre: la crosta oceanica, che approssimativamente si trova sotto gli oceani che è formata da rocce basaltiche di densità 3.2 g/cm³ e che si chiama anche SIMA (silicio-magnesio); e la crosta continentale, che si trova alla base dei continenti, più spessa a causa della densità minore (rocce granitiche con densità 2.7 - 3 g/cm³) e che si chiama SIAL (silicio-alluminio). La copertura sedimentaria è una sottile pellicola prodotta e distribuita sulla superficie della crosta dai diversi agenti erosivi (acqua, vento, ghiaccio) e riempie un volume molto molto piccolo.

L'interno della Terra è dunque costituito da un certo numero di gusci sovrapposti che si distinguono per il loro stato solido, liquido o plastico oltre che per la loro densità. Una specie di ecografia dell'interno della Terra è stata fatta studiando il comportamento delle onde sismiche durante i terremoti. I sismologi Mohorovicic e Gutenberg sono riusciti a determinare lo stato e la densità dei gusci tramite lo studio del comportamento delle onde sismiche. La velocità di propagazione delle onde sismiche è una funzione dello stato e della densità della materia. Certi tipi di onde si propagano sia nei liquidi che nei solidi che nei gas, mentre altri tipi di onde si propagano solo nei solidi. Quando c'è un terremoto sulla superficie della Terra, si ha emissione di onde in tutte le direzioni. Ci sono due grandi tipi di onde: le onde di superficie, che si propagano nella superficie del globo, all'interno della crosta e che causano tutti i danni del terremoto; e le onde di profondità che si propagano verso l'interno della Terra e che possono essere registrate in più punti del globo. Tra le onde di profondità si distinguono due tipi: le onde di taglio, o onde S, e le onde di compressione, o onde P.

Le onde sismiche di profondità.

L'onda P si propaga creando in successione zone di dilatazione e zone di compressione. Le particelle si spostano, secondo un movimento avanti-indietro, nella direzione di propagazione dell'onda. Questo tipo di onde è assimilabile ad un'onda sonora. Nel caso delle onde S, le particelle oscillano in un piano verticale, perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell'onda.

La struttura interna della Terra, come pure lo stato e la densità della materia sono state dedotte dal comportamento delle onde sismiche. Le onde P si propagano nei solidi, i liquidi e i gas, mentre le onde S si propagano solo nei solidi. Si sa anche che la velocità di propagazione delle onde sismiche è proporzionale alla densità del materiale nel quale si propagano.

L'improvvisa interruzione nella propagazione delle onde S al limite tra il mantello e il nucleo indica che il nucleo esterno è liquido. L'aumento progressivo della velocità delle onde P e S nel mantello indica un aumento di densità del materiale man mano che ci si addentra nel mantello. La caduta di velocità delle onde P al contatto mantello-nucleo è legata al cambiamento di stato della materia (da solido a liquido), ma le velocità relative continuano ad aumentare, indicando con questo un aumento di densità. Più in dettaglio, al contatto litosfera-astenosfera si nota una leggera diminuzione di velocità delle onde P e S che corrisponde al passaggio da un materiale solido (litosfera) ad un materiale plastico (astenosfera).

La composizione della crosta terrestre è molto ben conosciuta dallo studio delle rocce che formano la superficie terrestre e dalle perforazioni. La nostra conoscenza del mantello e del nucleo è, tuttavia, più limitata. Malgrado ogni sforzo, nessuna perforazione è ancora riuscita ad attraversare la Moho.