Passione per la Terra: una nuova era per le geoscienze?

La rivelazione di speciali particelle, prodotte spontaneamente dalla radioattività terrestre, ci offre un nuovo modo di osservare l'interno del nostro pianeta. Per parlare di questo, il 27 ottobre scorso a Milano la SIF ha organizzato una giornata di studio con un ricco programma articolato in quattro sessioni [l'evento è stato organizzato insieme all'Istituto Lombardo di Scienze e Lettere e con il supporto dell'INFN; il programma è stato preparato da G. Bellini e A. Bracco, n.d.r.].

Stato delle conoscenze dell'interno del pianeta – Cinzia Farnetani (Université de Paris-Cité) ha mostrato che le reali composizioni del mantello e della crosta terrestre dipendono dalla composizione iniziale, simile ma non identica ad alcuna meteorite nota, e dai processi geodinamici che animano il mantello, come la convezione e la fusione parziale che produce la crosta continentale, ricca di elementi radioattivi. Chris Davies (University of Leeds) ha discusso le aspettative sulla natura del calore terrestre, ricorrendo a modelli teorici e ragionando di strutture presenti alla base del mantello di cui abbiamo indizi osservativi. Notevoli i problemi dibattuti e le indagini di strutture che comportano deviazioni dalla distribuzione sferica.

Nuove particelle per le geoscienze – Jacques Marteau (Université Claude Bernard-Lyon) ha mostrato immagini dell'interno di caldere vulcaniche, che rende possibile seguire l'evoluzione delle eruzioni, ottenute con la tecnica della tomografia basata sui muoni. Nicola Rossi (LNGS) ha argomentato la possibilità di indagare addirittura gli interni stellari per mezzo dei neutrini, presentando gli ammirevoli risultati dell'esperimento Borexino (Italia). In particolare, ha presentato osservazioni inequivocabili degli effetti dell'eccentricità dell'orbita terrestre sul numero di neutrini osservati nel corso dell'anno.

Prime osservazioni dei cosiddetti geoneutrini (ovvero antineutrini prodotti dalle disintegrazioni dell'uranio-238 e del torio-232 contenuti all'interno della Terra) – Si tratta dei risultati di KamLAND (Giappone), presentati da Nanami Kawada (Tohoku University) e quelli di Borexino (Italia), illustrati da Livia Ludhova a (Kernphysik, Forschungszentrum Jülich, Aachen University). Integrando le preziose considerazioni di Fabio Mantovani (Università di Ferrara), i due relatori hanno riassunto il quadro delle aspettative confrontandole con le osservazioni. I dati esistenti, pur consistendo al momento di campioni relativamente piccoli, corroborano le teorie più accreditate e sono tra loro coerenti. In questo modo, abbiamo iniziato a sondare i meccanismi di formazione planetaria, quelli che riguardano la distribuzione degli elementi, l'ammontare del materiale radioattivo e il suo contributo al calore irradiato dalla Terra, ecc.

Valutazione del nuovo campo di ricerca – João Coelho (APC Paris) ha ricordato l'esistenza di altri neutrini con più grandi energie: quelli atmosferici che, grazie alla rifrazione sulla materia terrestre (effetto MSW), potrebbero fornirci la conferma di come è strutturato lo spettro di massa dei neutrini, e quelli di origine cosmica che, come mostrato dall'esperimento IceCube (Polo Sud), subiscono un parziale assorbimento nell'attraversare il nostro pianeta. La relazione conclusiva, a cura del sottoscritto, ha sottolineato i numerosi legami tra le indagini dell'interno della Terra e quelle del Sole, argomentando come le diverse ipotesi sulla distribuzione degli elementi radioattivi comportino una differenza del 25% nel numero di geoneutrini nei casi più plausibili (100% in quelli più estremi).

Estese discussioni hanno accompagnato le relazioni evidenziando un campo di ricerca vivace. Ci si aspettano ulteriori progressi dopo le misure di SNO+ (Canada) e di JUNO e Jinping (Cina). Sarebbe lungimirante considerarne di nuove, che riguardino più direttamente il contributo del mantello, in qualche sito lontano dalla crosta continentale.