Di cosa è fatta davvero la Terra? Un’analisi chimica dalla crosta al nucleo

Spesso ci concentriamo sulle “terre rare”, sul prezzo dell’oro o sulle riserve di litio, dimenticando che questi elementi sono solo una frazione infinitesimale della massa su cui poggiamo i piedi. Se guardassimo alla Terra come a un “asset” unico, il suo inventario chimico ci racconterebbe una storia di differenziazione fisica brutale e affascinante.

Grazie ai dati geochimici più recenti (visualizzati nell’infografica di Datylon basata su dati USGS e Treatise on Geochemistry), possiamo fare una radiografia al nostro pianeta. Non siamo una palla di roccia uniforme, ma un sistema stratificato dove la gravità ha fatto il “lavoro sporco”, spingendo i metalli pesanti al centro e lasciando galleggiare i materiali più leggeri in superficie.

Vediamo nel dettaglio come cambia la composizione chimica scendendo verso gli inferi. Intanto questa è l’infografica preparata da Visual Capitalist.

La Crosta: La “buccia” su cui viviamo

La parte più esterna, quella dove costruiamo le nostre città e scaviamo le nostre miniere, è chimicamente dominata dai silicati. È interessante notare come l’elemento più abbondante non sia solido, ma gassoso (nel suo stato libero): l’Ossigeno.

• Ossigeno (46,6%): Legato principalmente al silicio e altri metalli per formare rocce.

• Silicio (27,7%): Il semiconduttore che muove l’economia digitale è, letteralmente, sabbia e roccia sotto i nostri piedi.

• Alluminio (8,1%): Più abbondante del ferro in superficie, fondamentale per l’industria leggera.

• Ferro (5,0%): Qui è “poco” concentrato rispetto a ciò che troveremo sotto.

Il Mantello: Il motore del pianeta

Scendendo sotto la crosta, entriamo nel mantello. Qui la composizione cambia. Il silicio diminuisce leggermente, mentre aumenta drasticamente il magnesio. È uno strato viscoso, che si muove su tempi geologici, trascinando la crosta soprastante.

• Ossigeno (44,0%): Rimane predominante.

• Magnesio (22,8%): Il grande protagonista del mantello, che conferisce alle rocce (peridotiti) caratteristiche diverse da quelle superficiali.

• Silicio (21,0%) e Ferro (6,3%): Presenti in quantità rilevanti.

Il Nucleo: Il cuore pesante

Qui la musica cambia totalmente. La chimica dei silicati (rocce) lascia il posto alla metallurgia pura. Il nucleo terrestre è, essenzialmente, una gigantesca sfera metallica che genera il campo magnetico che ci protegge dalle radiazioni solari (un “servizio pubblico” essenziale e gratuito).

• Ferro (85,5%): Il nucleo è quasi interamente ferro. Se potessimo estrarlo, il prezzo della materia prima crollerebbe a zero, ma fortunatamente per l’equilibrio planetario, resta lì dov’è.

• Nichel (5,2%): Il fedele compagno del ferro nelle leghe naturali.

• Silicio (6,0%): Una piccola frazione di elementi leggeri è intrappolata qui sotto.

Tabella comparativa della composizione (% in massa)

Per chi ama i numeri nudi e crudi, ecco come varia l’allocazione delle risorse chimiche scendendo in profondità:

Conclusioni

La Terra è un esempio perfetto di efficienza gravitazionale: i materiali leggeri (ossigeno, silicio, alluminio) galleggiano formando la crosta abitabile, mentre il peso morto e magnetico (ferro e nichel) affonda al centro per dare stabilità. Un promemoria utile: tutta la nostra economia, dalle costruzioni all’high-tech, gratta appena la superficie di una “buccia” sottilissima ricca di ossigeno e silicio.

Domande e risposte

Perché c’è così tanto ferro nel nucleo e così poco nella crosta?

È il risultato di un processo chiamato “differenziazione planetaria”, avvenuto miliardi di anni fa quando la Terra era un oceano di magma fuso. Gli elementi più pesanti e densi, come il ferro e il nichel, sono “affondati” verso il centro attratti dalla gravità, mentre gli elementi più leggeri, come i silicati ricchi di ossigeno e alluminio, sono “galleggiati” verso l’esterno, raffreddandosi per formare la crosta. È lo stesso principio per cui l’olio galleggia sull’acqua, ma applicato a metalli fusi e rocce su scala planetaria.

L’ossigeno costituisce quasi la metà della crosta: perché non è un gas?

Quando parliamo di ossigeno nella composizione della Terra, non ci riferiamo all’O2 gassoso che respiriamo, ma all’atomo di ossigeno legato chimicamente ad altri elementi. Nella crosta e nel mantello, l’ossigeno è combinato principalmente con il silicio per formare i silicati (come il quarzo o i feldspati) e con metalli per formare ossidi (come la ruggine). In questa forma solida e cristallina, l’ossigeno diventa il principale “mattone” che costituisce le rocce solide su cui camminiamo.

Potremmo mai estrarre le immense risorse del nucleo terrestre?

Allo stato attuale della tecnologia e della fisica, è impossibile. Il nucleo inizia a circa 2.900 km di profondità, con temperature che superano i 5.000°C e pressioni inimmaginabili (milioni di volte quella atmosferica). La trivellazione più profonda mai realizzata dall’uomo (il Pozzo di Kola) ha raggiunto a malapena i 12 km, scalfendo appena la parte superiore della crosta. Inoltre, il nucleo svolge funzioni vitali per il pianeta, come la generazione del campo magnetico; perturbarlo, anche fosse possibile, sarebbe un suicidio ecologico.

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