Nelle profondità della Terra, lente correnti convettive si agitano all’interno del mantello. Queste correnti sono strettamente legate al movimento delle placche tettoniche e non si limitano a spostare le placche sovrastanti, ma distendono e deformano anche il materiale del mantello stesso.
Un nuovo studio pubblicato su The Seismic Record dimostra che gran parte di questa deformazione nella parte più profonda del mantello si verifica in regioni in cui gli scienziati ritengono che antiche placche tettoniche siano sprofondate nel corso di milioni di anni.
Una mappa globale rivela una deformazione in prossimità del nucleo
Gli scienziati sospettavano da tempo una connessione tra la deformazione profonda del mantello e queste placche sepolte, ma questa ricerca fornisce la prima visione globale. Il team ha esaminato quasi il 75% del mantello più profondo, uno strato situato appena sopra il confine tra nucleo e mantello a circa 2.900 chilometri (1.800 miglia) sotto la superficie terrestre.
Jonathan Wolf dell’Università della California, Berkeley, e i suoi colleghi hanno realizzato questa mappa globale utilizzando un enorme insieme di dati. Hanno raccolto e analizzato oltre 16 milioni di sismogrammi provenienti da 24 centri dati in tutto il mondo, creando uno dei set di dati sismici più completi mai assemblati.
Le onde sismiche rivelano strutture nascoste
Quando si verificano i terremoti, si generano onde di taglio che si propagano all’interno della Terra. Queste onde si muovono a velocità diverse a seconda della loro direzione e delle proprietà del materiale che attraversano. Questa variazione direzionale, nota come anisotropia sismica, permette agli scienziati di identificare le aree in cui il mantello terrestre ha subito deformazioni.
Studiando questi modelli, i ricercatori possono ottenere preziose informazioni su come il mantello terrestre scorre e circola nel tempo.
“Sappiamo che la deformazione nel mantello superiore è dominata dalla forza di trascinamento delle placche che si muovono su di esso. E questo approssima in modo estremamente preciso ciò che sappiamo dall’anisotropia sismica sulla deformazione del mantello superiore”, ha spiegato Wolf. “Ma non abbiamo alcuna comprensione su larga scala del flusso nel mantello più profondo. Ed è proprio questo che vogliamo ottenere.”
Un enorme insieme di dati svela i modelli delle profondità della Terra
Utilizzando quello che Wolf definisce “la più grande raccolta di dati sismici sui terremoti mai realizzata”, il team ha analizzato diverse fasi delle onde sismiche che si propagano attraverso il mantello, raggiungono il nucleo e poi ritornano al mantello.
Queste onde sono particolarmente utili per mappare l’anisotropia sismica su distanze di centinaia di chilometri, offrendo un quadro più chiaro di come la deformazione è distribuita nel mantello più profondo.
I risultati hanno evidenziato anisotropia in circa due terzi delle regioni studiate. Sebbene i modelli siano complessi, la maggior parte della deformazione appare in aree in cui si ritiene esistano placche subdotte in profondità.
“In un certo senso, non è una sorpresa, perché è previsto dalle simulazioni geodinamiche”, ha affermato Wolf. “Ma alla scala che stiamo considerando, non era mai stato dimostrato con i metodi che stiamo utilizzando.”
Quali sono le cause della deformazione nelle lastre subdotte?
Gli scienziati stanno ancora cercando di capire esattamente perché queste lastre mostrino anisotropia sismica. Secondo Wolf, una possibilità è che le lastre conservino una certa anisotropia “fossile” risalente a quando si trovavano più vicine alla superficie.
Tuttavia, una spiegazione più plausibile è che si verifichi un’intensa deformazione quando le placche affondano e interagiscono con il confine nucleo-mantello. Scendendo, spingono e rimodellano anche il materiale circostante. Il calore e la pressione estremi a queste profondità possono alterare i minerali all’interno delle placche, creando una nuova “struttura” anisotropa.
Limiti di rilevamento e prospettive di ricerca future
Wolf ha sottolineato che non si deve presumere che le aree prive di un segnale anisotropico rilevabile siano esenti da deformazioni. In alcune regioni, il segnale potrebbe semplicemente essere troppo debole per essere rilevato dai metodi attuali.
L’enorme mole di dati alla base di questo studio rimane una risorsa preziosa. Wolf l’ha descritta come un “tesoro” che i ricercatori continueranno a esplorare per ottenere ulteriori informazioni sull’interno profondo della Terra.
“Se posso sognare, un giorno avremo informazioni sufficienti per dire molto di più sulle direzioni di flusso globali del mantello più profondo, conoscendo l’anisotropia sismica su diverse scale laterali nel mantello, illuminandolo da molteplici direzioni”, ha affermato.
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