Terremoti nel mantello profondo: da Stanford la prima mappa globale svela i segreti sotto la crosta terrestre

Come nell’economia reale, in cui i veri movimenti strutturali avvengono spesso ben al di sotto della superficie visibile degli indici di borsa quotidiani, anche la nostra Terra possiede dinamiche profonde, lente e inesorabili, che plasmano la stabilità del sistema. Fino a oggi, la sismologia si è concentrata quasi esclusivamente sulla “crosta”, la parte superficiale e rigida del pianeta, dove gli effetti dei sismi sono direttamente misurabili. Eppure, un recente studio condotto dai ricercatori della Stanford University e pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Science, ha gettato luce su un fenomeno tanto affascinante quanto tecnicamente complesso: i terremoti del mantello continentale.

Si tratta di eventi rari che non nascono tra le faglie superficiali, ma molto più in profondità, in quella immensa fascia di roccia calda e semi-solida che costituisce il vero “motore” del nostro pianeta. Grazie a questo lavoro di analisi certosina dei dati, abbiamo finalmente a disposizione la prima mappa globale di questi sismi profondi. Uno strumento fondamentale per comprendere le forze primordiali che regolano non solo la conformazione dei continenti, ma anche la genesi dei terremoti superficiali.

Oltre il limite: la discontinuità di Mohorovičić

La crosta terrestre è relativamente sottile, fredda e fragile, simile al guscio di un uovo. Al di sotto di essa si estende il mantello, spesso circa 2.900 chilometri. Il confine netto tra questi due strati geologici porta il nome di “discontinuità di Mohorovičić“, o più semplicemente “Moho” per gli addetti ai lavori.

Per decenni, la comunità scientifica ha fortemente dubitato che il mantello potesse generare terremoti significativi. Essendo composto da materiale denso che si comporta più come un solido a scorrimento lento e plastico piuttosto che come una roccia rigida, si presumeva non potesse accumulare e rilasciare stress in modo violento. La maggior parte dei sismi continentali, infatti, nasce a profondità comprese tra i 10 e i 30 chilometri, posizionandosi saldamente al di sopra della Moho. Un’eccezione nota è rappresentata dalle zone di subduzione, dove enormi e pesanti placche oceaniche sprofondano sotto quelle continentali, innescando tremori a centinaia di chilometri di profondità.

Tuttavia, gli strumenti hanno progressivamente iniziato a captare ipocentri anomali, situati fino a 80 chilometri al di sotto della Moho, in aree continentali lontanissime dalle zone di subduzione. Questi dati hanno sollevato un quesito fondamentale: come possono verificarsi fratture improvvise in un materiale che dovrebbe limitarsi a deformarsi lentamente?

Immagine 1 – Mappa dei terremoti continentali a grande profondità nel mantello  Da Science

Il metodo: leggere le onde come i cicli strutturali

Fino a ieri, confermare l’origine di un terremoto nel mantello era un’impresa ardua, viziata da dati frammentari. Per superare questo ostacolo, il team guidato dal ricercatore Shiqi (Axel) Wang e dal professor Simon Klemperer ha sviluppato una tecnica innovativa. L’approccio si basa sull’analisi comparata delle onde sismiche, operando una distinzione precisa basata sulle frequenze e sulle modalità di propagazione.

Quando un terremoto colpisce, la Terra risuona emettendo diverse tipologie di vibrazioni. I ricercatori si sono concentrati su due di esse:

• Onde Sn (o di “coperchio”): sono onde di taglio che viaggiano lungo la porzione superiore, e relativamente più rigida, del mantello.
• Onde Lg: sono vibrazioni ad alta frequenza che si propagano in modo estremamente efficiente solo attraverso la crosta terrestre.

Misurando il rapporto di forza relativo tra queste due tipologie di onde, i sismologi possono oggi stabilire con certezza matematica se un evento è nato in superficie o nel cuore profondo del pianeta.

Una mappa delle anomalie sistemiche

Applicando questo nuovo algoritmo a un vasto database globale, e partendo da oltre 46.000 eventi sismici registrati negli ultimi decenni, i ricercatori hanno isolato 459 terremoti del mantello continentale avvenuti dal 1990 a oggi. Sono rappresentati nell’immagine 1 che vedete al di sopra.

I risultati mostrano che questi eventi non si distribuiscono casualmente, ma si concentrano in regioni molto specifiche, riflettendo la struttura litosferica e la storia tettonica locale. Grandi “cluster” sismici profondi appaiono, ad esempio, al di sotto della catena dell’Himalaya in Asia meridionale, e vicino allo Stretto di Bering, poco a sud del Circolo Polare Artico. Wang e Klemperer avvertono che questo numero è probabilmente una sottostima. L’espansione delle reti di monitoraggio in aree remote e impervie, come l’altopiano tibetano, rivelerà senza dubbio l’esistenza di molti altri eventi simili.

L’importanza dei “fondamentali” geologici

Poiché si originano così in profondità, questi terremoti non causano danni in superficie e non innescano allarmismi mediatici. Eppure, la loro comprensione è tecnicamente essenziale. Secondo il professor Klemperer, sebbene si sappia che i terremoti superficiali avvengono dove lo stress si scarica lungo le faglie, i veri meccanismi macroscopici che li guidano restano poco compresi.

Alcuni di questi eventi profondi sembrano essere assestamenti innescati dalle onde dei terremoti crostali, ma altri potrebbero derivare dai moti convettivi guidati dal calore all’interno del mantello. Capire come questi strati funzionino come un unico sistema olistico e interconnesso ci aiuterà a mappare il motore interno del pianeta, migliorando, nel lungo termine, la comprensione dei rischi associati ai terremoti superficiali. In sintesi, è necessario guardare alle fondamenta profonde per capire i movimenti, a volte drammatici, dell’edificio in cui viviamo.

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