Segreti della Terra: nel mantello vi sono Masse vecchie un miliardo di anni

Una nuova ricerca suggerisce che le masse sepolte nel profondo del mantello terrestre potrebbero avere un miliardo di anni. 

Secondo un nuovo studio,  isole delle dimensioni di un continente sepolte nel profondo del mantello terrestre potrebbero avere più di un miliardo di anni.

Conosciute come grandi province a bassa velocità sismica (LLSVP), queste masse sono più calde e più vecchie delle aree vicine del mantello terrestre. I risultati, pubblicati il 22 gennaio sulla rivista Nature, fanno luce sulle profondità interne della Terra e potrebbero aiutare a spiegare come il mantello si muove nel tempo.

Gli scienziati conoscono queste LLSVP da alcuni decenni. Le due gigantesche masse, una sotto l’Oceano Pacifico e una sotto l’Africa, si trovano al confine tra il mantello terrestre e il suo nucleo esterno, a circa 3.000 chilometri sotto la superficie.

“Le persone si sono chieste per tutto questo tempo cosa fossero”, ha dichiarato a Live Science la coautrice dello studio Arwen Deuss, sismologa presso l’Università di Utrecht, nei Paesi Bassi. ‘L’unica cosa che sappiamo di questi luoghi è che quando le onde sismiche viaggiano attraverso di essi, rallentano’.

Dove sono le LLSVP A sinistra a seconda della velocità delle onde sismiche a destra a seconda dello smorzamento (Crediti immagine: Università di Utrecht)

Per comprendere meglio la natura dei LLSVP, Deuss e i suoi colleghi hanno esaminato attentamente i dati sismici di oltre 100 terremoti abbastanza forti da riverberare in tutto il pianeta, compresi i LLSVP e il mantello circostante.

Da questi dati, i ricercatori hanno calcolato sia la velocità delle onde sismiche sia la velocità con cui hanno perso energia mentre viaggiavano attraverso diverse parti del mantello. In accordo con lavori precedenti, il team ha scoperto che le onde sismiche si muovevano più lentamente attraverso le LLSVP che attraverso altre parti del mantello, suggerendo che le blob sono più calde di ciò che le circonda. Ma le onde hanno perso molta meno energia del previsto quando viaggiavano attraverso le LLSVP. Il team sospettava che un’altra caratteristica, come un cambiamento nella composizione, fosse responsabile del risultato inaspettato.

I modelli computerizzati suggeriscono che le dimensioni dei minerali cristallini nei LLSVP potrebbero avere un ruolo. Ogni volta che un’onda attraversa un confine tra due cristalli, noto come confine di grano, perde energia. Se i cristalli sono più piccoli, ci sono più di questi confini di grano in un dato volume.

Deuss ha paragonato le onde sismiche alla corsa. “Se si corre sulla sabbia delle dune, quando ci sono molti granelli, ci si stanca molto perché si sprofonda nella sabbia”, ha detto. La stessa cosa accade alle onde sismiche quando attraversano le regioni del mantello intorno alle LLSVP. Quella parte del mantello è costituita da vecchie placche tettoniche che si rompono in piccoli pezzi quando affondano abbastanza in profondità nel pianeta.

Le LLSVP, al contrario, contengono cristalli più grandi rispetto a quelli circostanti. Poiché le onde non incontrano spesso i confini dei grani quando passano attraverso le LLSVP, non perdono tanta energia come nella roccia circostante. I cristalli nel mantello impiegano molto tempo per crescere, ha detto Deuss, quindi i cristalli più grandi nelle LLSVP sono probabilmente rimasti indisturbati per un bel po’ di tempo.

Questo schema mostra come le placche tettoniche si immergano nel mantello, mentre i pennacchi mantellici alimentati dalle LLSVP portano materiale profondo del mantello alla superficie terrestre nei punti caldi vulcanici. In quest’ultimo caso, i grani minerali sono più grandi di quelli provenienti dalle placche subdotte. Questo processo può aiutare a spiegare la composizione geologica delle rocce vulcaniche in tutto il mondo. (Credito immagine: Università di Utrecht)

“Devono essere lì da almeno un miliardo di anni”, ha detto Deuss. ‘E poi tutto è andato a posto all’improvviso, perché molti sospettavano che potessero essere vecchie, ma nessuno aveva modo di dimostrarlo’.

Queste sezioni più antiche del mantello potrebbero fornire informazioni su come il mantello si muove e si mescola nel tempo. Le LLSVP stabili potrebbero aiutare a spiegare perché le rocce vulcaniche in diverse parti del mondo hanno composizioni diverse o come le placche tettoniche sono organizzate in superficie, ha detto Deuss a Live Science. Ma capire esattamente come questi impatti si manifestano nella documentazione geologica storica richiederà ulteriori ricerche sul campo.

Con le nuove scoperte, “ora le persone possono fare molte altre indagini per capire qual è l’origine di questi luoghi? Perché sono rimasti lì? E questo potrebbe portare a molte altre domande importanti nella scienza che ancora necessitano di risposte”, ha detto Deuss.