Osservata una zona di subduzione letteralmente disintegrarsi sotto il fondale oceanico.

Le zone di subduzione modellano il pianeta in modi spettacolari. Spostano i continenti, innescano terremoti e eruzioni vulcaniche di grande entità e trascinano la crosta terrestre antica nelle profondità del mantello. Eppure, nonostante la loro immensa potenza, non durano per sempre.

Perché le zone di subduzione alla fine cedono

Se le zone di subduzione continuassero indefinitamente, i continenti si accumulerebbero all’infinito, gli oceani scomparirebbero e gran parte della storia geologica della Terra andrebbe perduta. Gli scienziati si interrogano da tempo su cosa provochi la cessazione di questi sistemi.

“Avviare una zona di subduzione è come cercare di spingere un treno in salita: richiede uno sforzo enorme”, ha affermato Brandon Shuck, professore associato alla Louisiana State University e autore principale dello studio. “Ma una volta che è in movimento, è come se il treno stesse correndo in discesa, impossibile da fermare. Per fermarla serve qualcosa di drammatico, in pratica un incidente ferroviario”. Shuck ha condotto la ricerca mentre era ricercatore post-dottorato presso il Lamont-Doherty Earth Observatory, che fa parte della Columbia Climate School.

Cascadia rivela una placca tettonica che si sta lacerando

La risposta sembra trovarsi al largo della costa dell’isola di Vancouver, nella regione di Cascadia. Qui, le placche di Juan de Fuca ed Explorer stanno lentamente scivolando sotto la placca nordamericana. Grazie a tecniche di imaging avanzate e dati sui terremoti, gli scienziati hanno ora osservato questa zona di subduzione iniziare a separarsi.

Il team si è avvalso della tecnica di imaging a riflessione sismica, che funziona in modo simile a un’ecografia dell’interno della Terra, combinata con registrazioni dettagliate dei terremoti. Insieme, questi strumenti hanno rivelato una placca che non si sta semplicemente abbassando, ma che si sta attivamente lacerando.

All’interno dell’esperimento di imaging sismico del 2021

I dati provengono dal Cascadia Seismic Imaging Experiment (CASIE21) del 2021, condotto a bordo della nave da ricerca Marcus G. Langseth . Guidato dalla scienziata del Lamont Suzanne Carbotte, con la coautrice Anne Bécel, il team ha inviato onde sonore sul fondale marino e ne ha catturato gli echi utilizzando una rete di sensori sottomarini lunga 15 chilometri.

Questo metodo ha prodotto immagini estremamente dettagliate di faglie e fratture in profondità sotto il fondale oceanico. Tali immagini mostrano chiaramente sezioni della placca che si stanno frammentando.

“Questa è la prima volta che abbiamo un’immagine chiara di una zona di subduzione colta nell’atto di morire”, ha affermato Shuck. “Anziché arrestarsi completamente in una volta, la placca si sta frammentando pezzo per pezzo, creando microplacche più piccole e nuovi confini. Quindi, invece di un grande disastro ferroviario, è come guardare un treno deragliare lentamente, un vagone alla volta.”

Carbotte ha osservato che gli scienziati sanno da tempo che la subduzione può rallentare o arrestarsi quando le parti più leggere di una placca raggiungono il confine. “Ma finora non avevamo avuto un quadro così chiaro del processo in atto”, afferma. “Queste nuove scoperte ci aiutano a comprendere meglio il ciclo di vita delle placche tettoniche che modellano la Terra.”

Faglie enormi e lacune silenziose

I ricercatori hanno identificato diverse grandi lacerazioni che attraversano la placca di Juan de Fuca, tra cui una faglia principale in cui la placca si è abbassata di circa cinque chilometri. “C’è una faglia molto grande che sta attivamente spezzando la placca [in subduzione]”, ha spiegato Shuck. “Non è ancora stata strappata via al 100%, ma ci siamo quasi.”

I dati sui terremoti confermano questo quadro. Lungo una faglia lunga 75 chilometri, alcune aree sono ancora soggette a terremoti, mentre altre sono insolitamente tranquille. “Una volta che un pezzo si è completamente staccato, non produce più terremoti perché le rocce non sono più unite tra loro”, ha spiegato. Queste pause di quiete suggeriscono che parti della placca si siano già separate e che la faglia si stia gradualmente espandendo.

Una lenta e minuziosa analisi, pezzo per pezzo.

Lo studio dimostra che le zone di subduzione non si rompono tutte in una volta. Al contrario, si arrestano attraverso un processo noto come terminazione “episodica” o “a tratti”. La placca si lacera in fasi, con diverse sezioni che si staccano nel tempo.

Man mano che frammenti più piccoli si staccano, la placca più grande perde la forza che la attrae verso il basso. Nel corso di milioni di anni, questa graduale perdita di slancio può portare all’arresto dell’intero sistema di subduzione.

Indizi sul passato geologico della Terra

Questa suddivisione graduale aiuta a spiegare alcune caratteristiche enigmatiche osservate altrove sulla Terra. In alcune regioni, gli scienziati hanno trovato frammenti di antiche placche tettoniche e manifestazioni di attività vulcanica che prima non avevano un senso compiuto.

Un esempio si trova al largo della Bassa California, dove i resti dell’antica placca di Farallon sono conservati sotto forma di microplacche fossili. Per anni, i ricercatori hanno sospettato che questi frammenti fossero collegati a zone di subduzione in via di estinzione, ma il processo esatto non era chiaro. Le nuove osservazioni provenienti da Cascadia suggeriscono che queste antiche placche si siano probabilmente frammentate con lo stesso graduale meccanismo.

Cosa significa questo per i terremoti in Cascadia

Gli scienziati stanno ora studiando come queste fratture appena scoperte potrebbero influenzare i futuri terremoti. Una questione fondamentale è se una rottura di grandi dimensioni potrebbe propagarsi attraverso queste fratture o se queste potrebbero modificare la propagazione dell’energia sismica.

Per ora, i risultati non modificano in modo significativo il rischio complessivo nella regione di Cascadia. L’area è ancora in grado di generare terremoti e tsunami di grande magnitudo. Tuttavia, l’integrazione di questi nuovi dettagli nei modelli migliorerà la comprensione e la simulazione dei rischi sismici nel Pacifico nord-occidentale da parte dei ricercatori.

Il progetto CASIE21 è finanziato dalla National Science Foundation nell’ambito dei contratti OCE 1827452 e OCE 2217465.