Sismogrammi analizzati da Inge Lehmann con nucleo terrestre in sezione
Nel 1936, analizzando le onde sismiche prodotte da un terremoto in Nuova Zelanda, la sismologa Inge Lehmann propose l'esistenza di un nucleo interno solido all'interno del nucleo fluido della Terra, confutando un modello dato per certo da decenni e rivoluzionando la geofisica moderna. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO.
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Le onde fantasma che non dovevano esistere
Nelle settimane successive al devastante terremoto di Hawke's Bay, in Nuova Zelanda, del 3 febbraio 1931, i sismografi di tutta Europa registrarono segnali che apparivano inconsistenti con il modello terrestre a strati allora in voga, formulato da Beno Gutenberg. Secondo quel modello, la Terra era composta da una crosta solida, un mantello roccioso e un nucleo esterno fluido di ferro e nichel. Le onde primarie (P), attraversando il nucleo fluido, avrebbero dovuto subire una rifrazione tale da creare una zona d'ombra ben definita oltre i 105 gradi dall'epicentro; eppure Lehmann, che lavorava presso l'Istituto Geodetico di Copenaghen con accesso ai sismogrammi delle stazioni di Ivigtut in Groenlandia, di Pulkovo in Russia e di Uppsala in Svezia, notò deboli arrivi di onde P proprio al centro di quella zona d'ombra. Erano picchi di ampiezza ridotta, quasi impercettibili, ma con una forma d'onda coerente e ripetibile tra un evento e l'altro. La scienziata danese, armata di carta millimetrata e di una pazienza meticolosa, trascorse tre anni a plottare i tempi di arrivo e le ampiezze, costruendo tabelle di correlazione che escludevano rumore strumentale o riverberi crostali. La spiegazione più economica, scrisse in una lettera a Gutenberg, era che una sfera solida all'interno del nucleo fluido riflettesse e rifrangesse parzialmente le onde, creando quei segnali “fantasma” che sfuggivano a qualsiasi altra interpretazione.
La pubblicazione del 1936 e lo scetticismo della comunità
Il 23 maggio 1936, la rivista Geofisica Pura e Applicata pubblicò il suo breve articolo intitolato “P'”, un titolo volutamente criptico che indicava la misteriosa fase d'onda che Lehmann aveva isolato. Il testo, di sole tre pagine, conteneva una sismogramma sintetico e un diagramma raggio‑tempo che mostrava una triplicazione delle curve di arrivo, spiegabile solo ipotizzando una discontinuità interna con un salto di velocità. La reazione della comunità scientifica fu tiepida: Harold Jeffreys, il massimo esperto mondiale di geofisica matematica, espresse pubblicamente il proprio scetticismo, sostenendo che i dati fossero troppo sporchi per supportare una conclusione così radicale. Ci vollero altri cinque anni perchè l'invenzione del sismografo a registrazione continua di Benioff e l'installazione di una rete globale di stazioni, finanziata dal Dipartimento della Difesa americano durante la Seconda guerra mondiale, fornisse prove incontrovertibili. Nel 1941, un articolo congiunto di Gutenberg e Richter confermò la presenza di una superficie di discontinuità a circa 5150 chilometri di profondità, battezzata “discontinuità di Lehmann” in onore della scienziata. L'ipotesi del nucleo interno solido, con temperature superiori ai cinquemila gradi Celsius ma tenuto solido dalla pressione di tre milioni e mezzo di atmosfere, divenne il nuovo fondamento della geodinamica, aprendo la strada alla comprensione del campo magnetico terrestre generato per convezione nel nucleo esterno.
Una donna in un mondo maschile e l'eredità scientifica
Inge Lehmann era nata nel 1888 a Copenaghen, figlia di un professore di psicologia sperimentale, e aveva studiato matematica e fisica all'Università di Copenaghen e a Cambridge, in un'epoca in cui le donne non potevano accedere a molte cattedre. Lavorò per decenni come attuario e solo nel 1928, a quarant'anni, venne assunta dall'Istituto Geodetico come assistente, in un ruolo marginale. Il suo approccio alla sismologia era atipico: invece di applicare modelli matematici predefiniti, preferiva ascoltare i dati, lasciando che fossero le curve a suggerire la struttura interna della Terra. Questa empirismo radicale la portò a scoprire anche la cosiddetta “discontinuità di Lehmann” a 220 chilometri di profondità, una zona di transizione nel mantello superiore dove la velocità delle onde sismiche diminuisce bruscamente per poi aumentare. Ricevette la medaglia Bowie dell'American Geophysical Union nel 1960, ma fu solo dopo il suo centesimo compleanno che l'Unione Geofisica Internazionale istituì la medaglia Lehmann, il massimo riconoscimento per la sismologia. Ancora oggi, le sue carte originali, conservate all'Accademia danese delle scienze, mostrano appunti a margine in cui la scienziata, con una grafia minuta, correggeva i propri calcoli a mano, verificando per l'ennesima volta la bontà di un'intuizione che aveva cambiato per sempre la nostra immagine del pianeta.
La scoperta di Inge Lehmann dimostra che la precisione, la modestia e la capacità di dubitare dei dogmi possono letteralmente aprire una finestra sul centro della Terra, rivelando un mondo nascosto che ancora oggi studiamo con le sue stesse tecniche.
