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Scienza e tecnologia

Modelli per lo studio della struttura e delle proprietà di materiali cristallini

Attraverso il calcolo, simuliamo alcune proprietà dei minerali, in condizioni di alta pressione e temperatura, non facilmente misurabili sperimentalmente, che sono centrali nella costruzione di modelli che descrivono le caratteristiche e il comportamento del mantello terrestre.

Del nostro Pianeta noi vediamo solo la parte superficiale e, non avendo accesso diretto agli strati sottostanti la crosta, possiamo solo limitarci a ricostruire in modo indiretto la sua struttura e la sua dinamica in profondità, in quelle zone (il mantello terrestre) dove originano i fenomeni alla base della tettonica a placche (che sposta i continenti) e dell'attività sismica.
Per la costruzione dei modelli che descrivano il funzionamento del Pianeta, abbiamo bisogno di dati riguardanti la sua composizione chimica e mineralogica a diverse profondità, e le caratteristiche "elastiche" dei minerali che si suppone siano presenti. Queste caratteristiche elastiche (per esempio, la compressibilità), insieme con la densità dei minerali, dipendono dalle pressioni e dalle temperature che, a loro volta, variano con la profondità sotto la crosta terrestre. Tali grandezze concorrono a determinare le velocità delle onde sismiche, per cui, mettendo insieme quanto viene misurato o calcolato relativamente alle proprietà dei vari minerali in funzione della profondità, con i profili di velocità delle onde sismiche, arriviamo alla costruzione di modelli consistenti dell'interno del Pianeta.
Misurare in modo accurato la compressibilità di un minerale in condizioni di contemporanea alta temperatura e pressione, può essere difficile; in tali casi si può ricorrere a tecniche di calcolo da principi primi che si dimostrano essere molto accurate, e questo è proprio l'oggetto delle nostre ricerche.


impatto sulla società

La conoscenza dei meccanismi di funzionamento del Pianeta ci aiuta per esempio a comprendere le cause dei terremoti e di come questi trasmettono la propria energia attraverso le onde sismiche. Non solo. Estrapolati indietro nel tempo, i modelli consentono di ricostruire la struttura del Pianeta nelle passate ere geologiche e di comprendere dunque quali caratteristiche geologiche abbiano influito, e quanto, sul clima passato. Questo ci aiuta a comprendere quale potrebbe essere la sua evoluzione in futuro, al netto delle cause antropiche.


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referente

Mauro Prencipe
gruppo di lavoro

Marco Bruno
Marco RUBBO
dipartimento


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Video della conferenza tenuta all'Accademia delle Scienze di Torino (25/06/2014)
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