Buona parte del calore sprigionato dalle viscere della Terra deriva dal decadimento radioattivo dell’uranio-238 e del torio-232 presenti nel mantello, uno strato spesso 2000 km al di sotto della crosta. La conferma arriva dagli ultimi dati, pubblicati su Physical Review D, dell’esperimento Borexino ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Infn, un progetto internazionale a leadership italiana nato da un’idea di Gianpaolo Bellini, dell’Infn di Milano, che coinvolge un centinaio di scienziati di sei Paesi differenti. Lo studio è stato selezionato come editors' suggestion, tra i lavori, cioè, considerati dalla rivista “particolarmente importanti, interessanti e ben scritti”.
A fornire ai fisici di Borexino preziose informazioni su ciò che si cela sotto i nostri piedi - restringendo l’intervallo del possibile contributo degli elementi radioattivi, uranio e torio in particolare, alla produzione di calore all’interno del nostro pianeta - sono i cosiddetti "geoneutrini". Si tratta di particelle emesse dal decadimento spontaneo di nuclei radioattivi, osservate per la prima volta nel 2010 dallo stesso Borexino e dall’esperimento giapponese Kamland. I geoneutrini prodotti nelle viscere della Terra attraversano indisturbati chilometri di roccia, viscosa e solida, giungendo con il loro ricco bagaglio d’informazioni fino ai sofisticati occhi di Borexino: 300 fotomoltiplicatori che rivestono una delle sue due sfere.
Il rivelatore assomiglia, infatti, a una matrioska, immersa in 2400 tonnellate di acqua ultrapura. È formato da una sfera più esterna, di acciaio, che contiene 1000 tonnellate di un idrocarburo, lo "pseudocumene", al cui interno è presente una seconda sfera, di nylon, con 300 tonnellate di liquido scintillatore. “Il risultato più importante del nostro studio - spiega Gioacchino Ranucci, spokesperson dell’esperimento - è che la rivelazione del segnale dei geoneutrini ha superato la soglia convenzionale dei 5 sigma, oltre la quale un segnale può essere considerato osservato con certezza, al di là di ogni ragionevole dubbio. In particolare - aggiunge il fisico italiano -, rispetto alle precedenti misure abbiamo raccolto dati per un tempo più lungo: 2056 giorni contro i 1353 del 2013. I dati sono, quindi, statisticamente più significativi, e ci hanno permesso di raggiungere i 5,9 sigma. È la prima volta con Borexino che si supera la soglia dei 5 sigma nella misura dei neutrini di origine terrestre”.
“A questo si aggiunge - sottolinea Cristiano Galbiati, altro spokesperson di Borexino - che abbiamo un’indicazione, sia pure ancora preliminare, della provenienza di parte di questo segnale dalla zona del mantello terrestre, e non solo dalla crosta”. L’energia termica presente all’interno della Terra ha un impatto fondamentale sulla vita. Gli scienziati non conoscono ancora con precisione la composizione chimica del mantello, ma sanno che è il luogo fisico dove avvengono i movimenti di materia - che nel mantello è viscosa - causati dal fatto che il calore è distribuito in modo disomogeneo. Questi movimenti, definiti moti convettivi, sono, ad esempio, responsabili dell’attività dei vulcani, degli spostamenti delle placche tettoniche e, di conseguenza, dei terremoti. Fenomeni che, nell’ambito della storia naturale del pianeta, hanno più volte rimescolato le carte, permettendo alla vita di germogliare sulla Terra, fino a raggiungere l’enorme biodiversità attuale.
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