Temperatura della litosfera terrestre

La teoria della tettonica a zolle insegna che la Terra è divisa in strati chiamati crosta, mantello e nucleo, con continenti e bacini oceanici costituiti da diversi tipi di crosta. La superficie è costituita da gigantesche placche che si muovono molto lentamente; tuttavia, questo movimento non si ferma sul fondo della crosta. Invece, si ferma in una zona all'interno del mantello. Le rocce sopra questa zona, compresa la crosta e la parte superiore del mantello, sono chiamate litosfera.

La Terra è composta da quattro strati principali. In superficie c'è uno strato sottile e fresco di rocce molto varie che compongono la crosta, con uno spessore medio di circa 30 chilometri (18,6 miglia). Il mantello forma uno strato di minerali di silicato di circa 2.900 chilometri (1.800 miglia) di spessore sotto la crosta. Al centro c'è il nucleo, che in realtà è composto da due strati: un nucleo esterno di metallo fuso di circa 2.250 chilometri (1.400 miglia) di spessore e un nucleo metallico solido con un raggio di circa 1.220 chilometri (800 miglia). Sia il nucleo solido che quello liquido sono per lo più ferro più nichel, zolfo e piccole quantità di altri elementi.

Il mantello rappresenta circa l'84% del volume della Terra e la crosta costituisce un altro 1%. Il nucleo occupa l'altro 15 per cento.

Gli scienziati della Terra dividono il mantello in mantello superiore e mantello inferiore, posizionando il confine a circa 670 chilometri (416 miglia) di profondità. Dividono le poche decine di chilometri più alte del mantello in due parti in base a come si comportano le rocce quando viene applicata una sollecitazione, cioè quando vengono spinte o tirate. Lo strato più in alto del mantello tende a rompersi quando viene applicato lo stress, mentre lo strato appena sotto è abbastanza morbido da piegarsi. La rottura è chiamata deformazione "fragile": una matita che si rompe è una deformazione fragile. Lo strato inferiore reagisce alle sollecitazioni con deformazioni "duttili" o "plastiche", come un tubetto di dentifricio o un pezzo di plastilina.

Gli scienziati chiamano astenosfera la parte del mantello superiore che mostra la deformazione plastica e chiamano litosfera la combinazione di crosta e mantello più superficiale e fragile. Il confine tra i due strati va da pochi chilometri sotto la superficie nei centri di espansione oceanica a circa 70 chilometri (44 miglia) sotto i centri dei continenti.

Gli scienziati stimano che la solida lega di nichel-ferro al centro della Terra abbia una temperatura compresa tra 5.000 e 7.000 gradi Celsius (circa 9.000 e 13.000 gradi Fahrenheit). Il nucleo liquido esterno è più fresco; ma il fondo del mantello è ancora soggetto a temperature di circa 4.000-5.000 gradi Celsius (7.200-9.000 gradi Fahrenheit). Questa temperatura è più che sufficiente per sciogliere le rocce del mantello, ma le pressioni molto elevate impediscono loro di trasformarsi in liquido. Invece, le rocce del mantello più calde salgono molto, molto lentamente verso la superficie. Allo stesso tempo, le rocce più fredde del mantello superiore affondano verso il nucleo. Questo movimento costante crea correnti super lente che circolano all'interno del mantello.

Le rocce nella litosfera rimangono solide, galleggiando sopra le rocce pastose o parzialmente sciolte nell'astenosfera. I fondi delle placche tettoniche sono al confine tra astenosfera e litosfera, non la fondo della crosta, ed è la natura plastica dell'astenosfera che permette alle placche tettoniche di mossa.

La litosfera non ha una temperatura specifica. Invece, la temperatura varia con la profondità e la posizione. In superficie, la temperatura è simile alla temperatura media dell'aria nel luogo. La temperatura aumenta con la profondità fino alla sommità dell'astenosfera, dove la temperatura è di circa 1.280 gradi Celsius (2.336 gradi Fahrenheit).

La velocità di variazione della temperatura con la profondità è chiamata gradiente geotermico. Il gradiente è più alto - la temperatura aumenta più rapidamente con la profondità - nei bacini oceanici dove la litosfera è sottile. Sui continenti, il gradiente è basso perché la crosta e la litosfera sono spesse.