Formazione degli elementi avvenuta all’interno della Terra? Teoria rivoluzionaria di un team di ricercatori

Sezioni della Terra: crosta, mantello e nucleo (credito: Mikio Fukuhara, Alexander Yoshino e Nobuhisa Fujima)

Potrebbe essere una “scoperta rivoluzionaria” quella ipotizzata da un team di ricercatori in relazione alle modalità con le quali sono nati alcuni degli elementi della tavola periodica nell’universo. Secondo un team di ricercatori provenienti da Canada e Giappone, uno dei principali misteri del Big Bang potrebbe forse essere risolto considerando la Terra come produttrice autonoma di alcuni degli elementi più leggeri del ferro.
Lo studio è stato pubblicato su AIP Advances.[1]

La teoria che va per la maggiore

La teoria principale riguarda l’origine dell’universo ci dice che gli unici elementi chimici che si sono creati subito dopo il Big Bang sono l’elio, l’idrogeno e il litio. Con questi elementi si sono formati per i primi oggetti dell’universo, comprese le stelle. Le stelle più calde e pesanti hanno poi formato, tramite un processo denominato nucleosintesi stellare, gli elementi più pesanti fino al ferro. Quest’ultimo, e gli elementi ancora più pesanti, si sono poi formati quando le stelle sono esplose, tramite le prime potenti supernove del cosmo. Con tutti questi elementi si sono poi formati anche pianeti, compresi quelli simili alla Terra.

Come si sono formati i 25 elementi con numero atomico inferiore al ferro (26)?

Ma gli elementi più leggeri del ferro (esclusi elio, idrogeno e litio) sono stati davvero prodotti tramite le supernove? Oppure quelli che vediamo sulla Terra si sono formati nelle profondità del nostro pianeta grazie a fenomeni legati alla tettonica a zolle?
Per tentare di dare una risposta a questa domanda i ricercatori hanno messo a punto un nuovo approccio teorico che vede i 25 elementi con numero atomico inferiore al ferro (26) che vediamo oggi sulla Terra, esclusi i praticamente perenni litio, idrogeno ed elio, essere creati tramite un particolare fenomeno avvenuto nel nucleo della Terra.

Il fenomeno della trasmutazione nucleare endotermica nel mantello terrestre

Secondo i ricercatori ad essere responsabile della formazione di questi elementi sul nostro pianeta sarebbe stata la trasmutazione nucleare endotermica, un effetto che ha visto due nuclei, uno di carbonio e uno di ossigeno, interagire nel mantello inferiore della Terra, grazie a temperature e pressioni enormi.
Detti nuclei si troverebbero dentro il nucleo reticolare di aragonite del mantello inferiore e il fenomeno si verificherebbe nel corso della subduzione della litosfera, ossia quando le placche tettoniche tendono a convergere.

Processo di trasformazione nucleare autonomo

Si tratterebbe di un vero e proprio processo di trasformazione nucleare tramite il quale la Terra ha praticamente creato, in maniera autonoma, diversi degli elementi con numero atomico inferiore al ferro, come spiega Mikio Fukuhara, un ricercatore dell’Università di Tohoku, Giappone, impegnato nello studio.
La teoria che va per la maggiore, in verità, riguardo alla creazione di questi elementi, è quella delle esplosioni delle supernove. Questa potrebbe essere una teoria “supplementare”, come spiega Fukuhara, ma comunque rivoluzionaria che potrebbe “indicare possibili direzioni di ricerca per il potenziale per creare gli elementi necessari per il futuro sviluppo dello spazio”, come spiega lo stesso ricercatore.

Note e approfondimenti

  1. Earth factories: Creation of the elements from nuclear transmutation in Earth’s lower mantle: AIP Advances: Vol 11, No 10 (IA) (DOI:/10.1063/5.0061584)

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