Una nuova ricerca pubblicata il 4 settembre 2025 su Nature Communications suggerisce che il carbonio sia stato un elemento cruciale per l'avvio della cristallizzazione del nucleo interno terrestre. Scienziati dell'Università di Oxford, dell'Università di Leeds e dell'University College London, attraverso simulazioni avanzate, propongono che una concentrazione di carbonio di circa il 3,8% nel nucleo sia stata fondamentale per innescare il suo processo di solidificazione.
Questa scoperta implica che il carbonio sia più diffuso nel nucleo terrestre di quanto precedentemente stimato e che abbia giocato un ruolo essenziale nello sviluppo del nucleo solido. Il nucleo interno solido è vitale per il mantenimento del campo magnetico terrestre, uno scudo protettivo contro le radiazioni solari dannose. Le conclusioni dello studio offrono prospettive significative sui processi profondi all'interno della Terra e hanno ampie ripercussioni nel campo delle scienze planetarie.
Comprendere la composizione chimica del nucleo terrestre è fondamentale per afferrare l'evoluzione termica del pianeta e i meccanismi che guidano il suo campo magnetico. La ricerca ha impiegato simulazioni al computer su scala atomica per modellare il processo di solidificazione del ferro fuso, sottoposto a immense temperature e pressioni. Queste simulazioni hanno indicato che la presenza di carbonio accelera la nucleazione del ferro solido, facilitando così la formazione del nucleo interno.
Al contrario, elementi come silicio e zolfo, anch'essi esaminati nelle simulazioni, sono risultati ostacolare il processo di solidificazione. Le simulazioni hanno rivelato che, se il nucleo fosse composto per il 3,8% da carbonio, sarebbe ancora necessario un sottoraffreddamento di circa 266°C per avviare la solidificazione. Tuttavia, con un contenuto di carbonio del 3,8%, il sottoraffreddamento richiesto si riduce a 266°C, una condizione che si allinea perfettamente con le osservazioni sulla nucleazione e le dimensioni del nucleo interno.
Questo dato è particolarmente rilevante poiché suggerisce che il carbonio, contrariamente ad altri elementi come silicio e zolfo che rallentano il processo, agisce come un acceleratore chiave nella solidificazione del nucleo terrestre. Senza una chimica così specifica, la formazione del nucleo solido interno potrebbe non essere avvenuta, o avrebbe richiesto un grado di sottoraffreddamento incompatibile con la stabilità del campo magnetico terrestre. Questi risultati forniscono un nuovo quadro per comprendere l'età del nucleo interno, un argomento dibattuto da decenni tra gli scienziati, con stime che variano da oltre due miliardi a meno di mezzo miliardo di anni fa.
La centralità del carbonio nel processo di cristallizzazione potrebbe aiutare a risolvere queste discrepanze, offrendo una visione più chiara dell'evoluzione del nostro pianeta. La scoperta sottolinea come la composizione chimica del nucleo sia un fattore determinante non solo per la sua formazione, ma anche per la stabilità a lungo termine del campo magnetico terrestre, essenziale per la vita sulla Terra. La ricerca è stata finanziata dal Natural Environment Research Council (NERC).