Una squadra di geologi ha rilevato uno strato nel mezzo del mantello terrestre, finora sconosciuto, le cui caratteristiche ricordano quelle della superficie del pianeta.
A scuola ci insegnano che la Terra è divisa in tre strati, che sono la corteccia, il mantello e il nucleo, che a sua volta è diviso in nucleo interno ed esterno. Uno schema di base e accurato, ma che lascia tuttavia fuori altri strati più sottili che gli scienziati stanno ora iniziando a identificare nel profondo interno del nostro pianeta.
Un buon esempio è lo studio pubblicato questa settimana su Science, in cui i geofisici Jessica Irving e Wenbo Wu, della Princeton University, in collaborazione con Sidao Ni, dell’Istituto di Geodesia e Geofisica cinese, sono riusciti a utilizzare le onde sismiche di un grande terremoto in Bolivia per localizzare, a 660 chilometri di profondità, un nuovo “mantello” che li ha lasciati senza parole: una catena montuosa, molto simile a quella in superficie.
Per osservare ciò che accade a tale profondità, i ricercatori hanno usato le onde più potenti che esistono sul nostro pianeta, le onde sismiche generate da massicci terremoti.
Per questo studio in particolare, i dati chiave sono stati ottenuti dalle onde catturate dopo un terremoto di magnitudo 8,2, il secondo più potente mai registrato, che ha scosso la Bolivia nel 1994. “I terremoti così grandi non appaiono molto spesso – dice Irving – e ora siamo fortunati ad avere molti più sismografi di 20 anni fa. Tra questi strumenti e le risorse computazionali, la sismologia oggi è un campo completamente diverso rispetto a vent’anni fa».
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In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato il gruppo di supercomputer Tiger dell’Università di Princeton per simulare il complesso comportamento delle onde sismiche sparse nelle profondità della Terra. La tecnologia applicata per questa analisi dipende quasi interamente da una singola proprietà delle onde: la sua capacità di piegarsi e rimbalzare.
Così, nello stesso modo in cui le onde luminose possono rimbalzare (riflettere) in uno specchio o piegarsi (rifrangere) quando attraversano un prisma, le onde sismiche viaggiano direttamente attraverso rocce omogenee, ma vengono riflesse o rifratte quando trovare con qualche limite o rugosità.
“Sappiamo che quasi tutti gli oggetti hanno rugosità sulla superficie e, quindi, disperdono la luce”, afferma Wenbo Wu, autore principale dell’articolo. E questo è il motivo per cui possiamo vedere quegli oggetti: le onde di dispersione portano le informazioni sulla ruvidezza con cui hanno interagito. In questo studio, studiamo le onde sismiche sparse che viaggiano all’interno della Terra per studiare la rugosità del limite di 660 chilometri”.
I geologi erano sorpresi dalla “ruvidezza” di questo nuovo strato, che era ancora più accentuato di quello che possiamo vedere nello strato superficiale (la crosta terrestre) su cui tutti noi viviamo. “In altre parole – dice Wu – nel limite di 660 chilometri, è presente una topografia più forte di quella delle Montagne Rocciose o degli Appalachi“.
Il modello statistico sviluppato dagli scienziati non permetteva di determinare con precisione le altezze di queste montagne, ma nel loro articolo assicurano che potrebbero essere più grandi e più alte
La ruvidità, inoltre, non era uniformemente distribuita. Il che significa che, proprio come la superficie della crosta presenta piani oceanici lisci e montagne imponenti, il limite di 660 chilometri presenta aree alte e superfici piatte. Per confrontare, i ricercatori hanno anche esaminato uno strato di 410 chilometri di profondità, nella parte superiore della “zona di transizione” del mantello medio, ma non hanno trovato nulla di simile. In altre parole, la squadra di Wu ha scoperto che gli strati profondi della Terra sono altrettanto complessi e variabili di quelli che osserviamo sulla superficie.
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Alcune prove geochimiche e mineralogiche suggeriscono che il mantello superiore e quello inferiore sono chimicamente diversi, il che supporta l’idea che le due sezioni non si mescolano termicamente o fisicamente. Altri, tuttavia, suggeriscono che queste differenze non esistono e che l’intero mantello è omogeneo e senza parti separate o separate. “I nostri risultati”, afferma Wu, “forniscono dati concreti su questo problema”.
I dati ottenuti, in effetti, suggeriscono che i difensori di queste due idee opposte potrebbero essere parzialmente corretti. Quindi le aree “più morbide” del limite di 660 km potrebbero essere dovute a un mix più completo, mentre aree montuose e più ripide potrebbero essersi formate in luoghi in cui il mantello superiore e inferiore non riescono a mescolare così bene.
Cosa potrebbe causare differenze chimiche così significative nel mantello?
La risposta più plausibile è che queste differenze derivano dall’introduzione di rocce che un tempo appartenevano alla crosta, e che ora giacciono tranquillamente nelle profondità della Terra.
Gli scienziati si sono a lungo interrogati sul destino delle lastre del fondale marino che vengono spinte nel mantello in zone di subduzione, cosa che accade in tutto l’Oceano Pacifico e in altre parti del mondo. Wu e Irving suggeriscono che i resti di queste lastre potrebbero essere appena sopra, o appena sotto, il limite di 660 chilometri.
“La sismologia diventa più eccitante quando ci consente di comprendere meglio l’interno del nostro pianeta, sia nello spazio che nel tempo”, ha concluso Irving.
