Geologia
La geologia è la branca delle scienze della Terra che studia il nostro pianeta e i processi che lo plasmano e lo cambiano. La superficie osservabile della Terra è caratterizzata da: oceani, mari, continenti, fiumi, laghi, montagne, nuvole e ghiacciai (vedi PIANETA TERRA al Museo di Tore).
Tutto ciò che osserviamo in superficie, che rappresenta una minima porzione dello spessore della Terra, è prodotto da tutto ciò che sta sotto di essa, dalle immediate vicinanze alla crosta fino al nucleo. In base allo studio della localizzazione dei terremoti si sa che la Terra è composta da: nucleo interno, nucleo esterno, mantello profondo, mantello superiore, astenosfera, crosta (vedi DENTRO LA TERRA la Museo di Tore). Ognuno di questi strati ha caratteristiche chimico-fisiche diverse e tra di essi esiste un continuo scambio di energia che si evidenzia con i fenomeni sismici e vulcanici.
L'Italia è tra le zone sismicamente più attive del pianeta, e in particolare la nostra regione ha diverse zone in cui sono presenti numerosi vulcani attivi, tra i quali il più grande è l'Etna, seguito da Vulcano e Stromboli.
I vulcani, per loro peculiarità, emettono lave, ceneri e lapilli prodotti dai magmi presenti nel sottosuolo. La presenza di questi ultimi è causata dalla fusione delle rocce sottostanti sottoposte a elevate temperatura e pressione. Il magma rifuso tende verso la superficie, rilascia il gas e fuoriesce dai condotti vulcanici sotto forma di lava. Gli strati successivi di lava raffreddata formano la struttura esterna dei vulcani con pendici più o meno ripide in funzione della tipologia di lava. (vedi ETNA in sezione al Museo di Tore).
Il trasferimento di energia dalle zone profonde della Terra a quelle esterne produce il frantumarsi di interi continenti e il loro spostamento. Ciò ha prodotto nei milioni di anni diverse configurazioni delle terre emerse e della restante parte oceanica (vedi PUZZLE TERRESTRE al Museo di Tore). Questo fenomeno che avviene in modo costante ma lento prende il nome di deriva dei continenti. Attualmente si produce nuova crosta terrestre nelle dorsali oceaniche e si ricicla quella già esistente nelle fosse (vedi PIANETA TERRA al Museo di Tore). Questo lento movimento determina l'innalzamento delle catene montuose e la contemporanea distruzione della vecchia crosta. Clima, flora e fauna sono stati fortemente influenzati dallo spostamento dei continenti e questo ha prodotto, e continua a produrre, una lenta e inesorabile evoluzione degli esseri viventi.
Exhibit del Museo di Tore l'Inventore
Pianeta Terra
Descrizione
L'exhibit mette in evidenza le differenti strutture presenti sulla superficie terrestre. Si nota la presenza di una grande quantità d'acqua liquida, le terre emerse, le nuvole e le grandi montagne sottomarine dette "dorsali" dalle quali si origina nuova crosta che spinge i continenti; la vecchia crosta invece sprofonda nelle "fosse" dove viene rifusa e riemessa da vulcani vicini. La presenza di acqua liquida è la principale caratteristica che contraddistingue la Terra dagli altri pianeti (che contengono invece acqua solida o gassosa) e inoltre ha permesso la nascita e l'evoluzione della vita solo sul nostro pianeta.
Approfondimenti
Adesso si può ammirare la Terra da una finestra posta nello spazio, che mostra in diretta e in HD il nostro pianeta. Dal 30 aprile 2014 la Nasa ha attivato l'High Definition Earth Viewing (HDEV), un sistema composto da quattro telecamere sistemate all'interno del modulo Esa Columbus della Stazione spaziale internazionale, che trasmette alla Terra le immagini filmate. Eccetto alcuni periodi in cui il segnale si oscura e non è possibile vedere nulla, le immagini spettacolari arrivano praticamente in diretta. Le quattro videocamere permettono di vedere la Terra da svariati punti di vista, come se si possedesse un terrazzo a 400 chilometri d'altezza.
Credits
Per ulteriori approfondimenti:
Etna in sezione
Descrizione
Osservando la struttura interna del vulcano si nota la camera magmatica, il condotto, il cratere e le colate laviche.
Finalità educative
L'exhibit permette di individuare la posizione delle differenti tipologie di rocce che si originano a differenti profondità. Ciò è causato dall'aumento di temperatura che fonde le rocce e le trasforma in magma il quale, nel momento della fuoriuscita dal cratere, perde il gas e si trasforma il lava. Esso si presenta rosso e ha una temperatura iniziale di circa 800°C, ma raffreddandosi origina le famose rocce laviche di colore nero.
Approfondimenti
La forma del vulcano e il tipo di attività dipendono dalle caratteristiche della lava, ma anche dalla temperatura di emissione e dalla presenza dei componenti volatili. Per questo si possono distinguere sette tipi principali di eruzioni vulcaniche. Ricordiamo che non è semplice far rientrare un vulcano in una precisa categoria, anche perché può avere eruzioni differenti in diversi momenti della sua storia.
Eruzioni di tipo islandese
L'effusione avviene da fratture della crosta, con emissione di abbondante lava basaltica.
Eruzioni di tipo hawaiano
La lava è basica ed esce da vulcani a scudo, accompagnata da tranquille emissioni di gas senza esplosioni. Sul fondo del cratere si possono formare laghi di lava dai quali a volte sgorgano fontane di lava.
Eruzioni di tipo stromboliano
La lava è abbastanza fluida ma tende a ristagnare nel cratere, provocando modeste esplosioni ogni qualche decina di minuti, sotto forma di zampilli di lava, a causa dell'accumulo dei gas.
Eruzioni di tipo vulcaniano
La lava andesitica è abbastanza viscosa e tende a formare un tappo solido che intrappola i gas. Quando si liberano c'è una forte esplosione con fuoriuscita di molto materiale piroclastico.
Eruzioni di tipo vesuviano
Simile al precedente, ma più violento, con polverizzazione della lava a causa dell'esplosione e conseguente formazione di una grande nuvola di polveri e ceneri.
Eruzioni di tipo pliniano
Il nome deriva dalla descrizione dell'eruzione del Vesuvio nel 79 d.C. che ha fatto Plinio il Giovane. La lava mediamente acida forma un tappo che esplode dopo un lungo periodo di quiescenza, emettendo una nuvola di ceneri e lapilli che assume la forma di un pino rovesciato. Molti frammenti cadono in forma di pomici.
Eruzioni di tipo peléeano
Il nome deriva dal monte Pelée, in Martinica, quando lava acida, viscosa e non molto calda si è solidificata nel condotto per essere poi stata spinta fuori dalla pressione dei gas sottostanti nella forma di spina, accompagnata da nubi ardenti
Credits:
http://www.gmpe.it/content/tipi-di-eruzione
Per ulteriori approfondimenti:
Dentro la Terra
Descrizione
Osservando il modello della Terra si nota che la parte più esterna del nostro pianeta è formata da rocce e acqua: questa è la parte più fredda; invece l'interno del pianeta ha una temperatura crescente verso l'interno, con rocce molto differenti rispetto a quelle in superficie.
Finalità educative
L'exhibit evidenzia la struttura della Terra, che risulta suddivisa in: crosta, astenosfera, mantello esterno, mantello interno, nucleo esterno e nucleo interno. Procedendo dall'esterno verso l'interno aumentano la pressione e la temperatura, e questo implica che le rocce cambino aspetto. Nelle regioni centrali della Terra scompaiono le rocce e si osserva la presenza di un nucleo esterno e uno interno costituiti da leghe di ferro e nichel che hanno temperature simili a quelle della fotosfera solare.
Un modello dell'interno della Terra a involucri concentrici di differente composizione fu proposto, nel 1885, dal geologo austriaco E. Suess (1831-1914), che ipotizzò l'esistenza di tre strati, detti Sial, Sima e Nife, così chiamati dalle iniziali degli elementi chimici in essi prevalenti.
Il Sial (da silicio e alluminio) è lo strato esterno, di densità pari a 2,7 g/cm3, formato in prevalenza da silicati di alluminio. All'involucro sialico corrispondono le rocce acide eruttive.
Il Sima (da silicio e magnesio) è lo strato intermedio, di densità pari a 3,4 g/cm3, ricco di silicati di ferro e magnesio. La parte superiore corrisponderebbe ai tipi più basici delle rocce magmatiche.
Il Nife (da nichel e ferro) è il nucleo centrale, formato da un ammasso di ferro e nichel.
La crosta
La crosta terrestre è lo strato più esterno: costituisce un involucro rigido e sottile, delimitato verso il basso dalla discontinuità di Mohorovicic´, dal nome del suo scopritore, il geofisico iugoslavo A. Mohorovicic´ (1857-1936), detta anche più semplicemente Moho. La crosta terrestre viene distinta in crosta continentale, quella che costituisce i continenti, e crosta oceanica, che forma i fondali oceanici; esse differiscono per spessore, densità e composizione.
La crosta continentale ha uno spessore medio di 35-40 km, ma può arrivare fino a più di 70 km in corrispondenza delle più alte catene montuose. Ha una densità attorno a 2,8 g/cm3 ed è composta essenzialmente da rocce granitiche, via via più basiche procedendo dalla superficie verso la Moho. Inoltre, le rocce che la costituiscono possono avere diverse età, fino a circa 4 miliardi di anni.
La crosta oceanica, più sottile rispetto alla crosta continentale, ha uno spessore medio di circa 8-10 km e una densità media di 3 g/cm3 ed è costituita da rocce basaltiche ricche di alluminio, silicio, ferro.
Il mantello
Al di sotto della discontinuità di Moho comincia il mantello, che si estende fino alla discontinuità di Gutenberg, alla profondità di circa 2900 km. La densità passa da circa 3 g/cm3 in prossimità della Moho sino a 5,6 g/cm3 nelle parti più profonde; in esso la temperatura aumenta da poche centinaia di gradi, vicino alla Moho, fino a più di 300 °C presso la discontinuità di Gutenberg; anche la pressione aumenta con la profondità, da 9 kbar a circa 1400 kbar (1 kbar = 1000 bar, circa mille volte il valore della pressione atmosferica a livello della superficie terrestre). Il mantello è composto da rocce dense e pesanti, relativamente povere di silicio ma ricche di ferro e magnesio, dette ultrabasiche.
Il nucleo
Al di sotto della discontinuità di Gutenberg si trova il nucleo, un grosso nocciolo il cui raggio misura circa 3470 km, più di metà del raggio terrestre. La densità è di circa 10 g/cm3 a livello della discontinuità di Gutenberg e aumenta progressivamente fino a circa 13,5 g/cm3, il che depone a favore dell'idea di un brusco cambiamento della composizione chimica; la temperatura sale da 3000 °C in prossimità del mantello fino a oltre 4000 °C al centro della Terra; anche la pressione aumenta da 1400 kbar fino a oltre 3600 kbar.
Lo studio delle onde sismiche ha inoltre permesso di distinguere nel nucleo due strati: il nucleo esterno, liquido, in cui le onde sismiche di tipo S non si propagano, separato dalla discontinuità di Lehmann dal nucleo interno, solido.
Credits:
Per approfondimenti
- http://www.uciimtorino.it/roccati/tettonica_delle_placche.pdf
- http://eduseis.na.infn.it/didattica/moduloV/strutturaterra.htm
Puzzle terrestre
Descrizione
Inserisci la mano nel guanto magnetico e prova a spostare i pezzi della crosta terrestre. Individua le differenti posizioni dei continenti nei tempi passati e ricostruisci l'immagine della Terra nelle sue differenti fasi evolutive.
Finalità educative
Il movimento delle zolle è causato dal trasferimento di energia dalle zone interne della Terra fino all'astenosfera, la quale muovendosi produce la frantumazione della crosta e lo spostamento delle singole zolle. A differenti posizioni dei continenti corrispondono differenti fasi evolutive di flora e fauna e ciò ha determinato la conseguente evoluzione geologica e biologica del pianeta Terra.
Approfondimenti
Il padre della "teoria sulla deriva dei continenti" formulata nel 1912 fu Alfred Lothar Wegener. In realtà allo sviluppo per la sua accettazione universale contribuirono numerosi studiosi.
Contrariamente a quanto riconosciuto oggi, gli scienziati in passato hanno vissuto per molti secoli nella convinzione che il Pianeta Terra avesse una composizione stabile che non aveva subito processi di trasformazione. Fino agli anni Cinquanta si è creduto che i continenti e gli oceani presenti sulla Terra avessero presentato una configurazione nel tempo sempre uguale a se stessa. Oggi gli studi scientifici dimostrano che il pianeta Terra è vivo e in continua evoluzione. Gli scienziati sostengono, inoltre, che la posizione delle terre emerse non è fissa e che la conformazione attuale dipende da porzioni di litosfera in continuo avvicinamento o allontanamento reciproco.
Credits
Per ulteriori approfondimenti
- http://www.treccani.it/portale/opencms/scuola/lezioni/scienze_naturali/deriva_continenti1.html
- http://www.treccani.it/scuola/lezioni/scienze_naturali/deriva_continenti2.html
Se vuoi costruire il "puzzle terrestre" consulta:
Il presente progetto è cofinanziato con il sostegno della Fondazione CON IL SUD.