Un nuovo studio sulle onde sismiche in Antartide ha rivelato anomalie strutturali nelle viscere del nostro pianeta, con strutture rocciose alte decine di chilometri.
La Terra è stratificata come una cipolla, con una crosta, un mantello, un nucleo esterno e un nucleo interno.
A un po’ meno di 3.000 chilometri sotto la superficie del nostro pianeta, il mantello roccioso della Terra incontra il nucleo esterno di metallo fuso.
Utilizzando i dati sismici registrati dai sensori dispiegati in Antartide, per la prima volta è stato sondato in alta risoluzione il confine nucleo-mantello, o CMB, sotto una grande porzione dell’emisfero australe.
Gli scienziati dell’Arizona State University Edward Garnero, Mingming Li e Sang-Heon (Dan) Shim della School of Earth and Space Exploration, con un team di ricercatori internazionali, hanno identificato un’energia inaspettata nei dati sismici che arrivano entro alcuni secondi dall’onda riflessa dalla CMB. Il lavoro degli scienziati appare nel numero di aprile di Science Advances.
“Analizzando migliaia di registrazioni sismiche dall’Antartide, il nostro metodo di imaging ad alta definizione ha trovato sottili zone anomale di materiale nella CMB ovunque abbiamo sondato”, ha detto Garnero.
“Lo spessore del materiale varia da pochi chilometri a decine di chilometri. Questo suggerisce che stiamo vedendo montagne sul nucleo, in alcuni luoghi, fino a cinque volte più alte del Monte Everest”.
Un vantaggio di avere sensori sismici in Antartide è che i terremoti provengono da molte direzioni, il che consente analisi sismiche di una vasta fascia della CMB nell’emisfero australe.
Le proprietà dello strano rivestimento CMB includono sostanziali riduzioni della velocità delle onde, definite zona a velocità ultra-bassa, o ULVZ.
“Le indagini sismiche, come la nostra, forniscono l’imaging ad alta risoluzione della struttura interna del nostro pianeta, e stiamo scoprendo che questa struttura è molto più complicata di quanto si pensasse”, ha detto Samantha Hansen, George Lindahl III Endowed Professor in scienze geologiche presso l’Università dell’Alabama e autore principale dello studio.
“La nostra ricerca fornisce importanti connessioni tra la struttura della Terra superficiale e profonda e i processi generali che guidano il nostro pianeta”.
Mentre gli ULVZ sono stati precedentemente rilevati in punti isolati, l’attuale studio implica che una struttura così strana è invece un fenomeno globale.
Gli ULVZ sono ben spiegati dall’ex fondo marino oceanico che è affondato nella CMB. La placca tettonica oceanica viene trasportata all’interno del pianeta a Zone di subduzione.
Il materiale oceanico subdotto si accumula lungo la CMB, spinto dalla roccia che scorre lentamente nel mantello.
La distribuzione e la variabilità di tale materiale spiegano la gamma di proprietà ULVZ osservate.
“Un’ipotesi popolare sull’origine degli ULVZ è che siano resti dell’oceano di magma primordiale della Terra. Tuttavia, le simulazioni dinamiche hanno dimostrato che vecchi e densi materiali fusi potrebbero essere spinti in giro e costruire strutture più grandi nel corso del tempo geologico. In questo nuovo documento, mostriamo che il flusso convettivo del mantello può diffondere materiali superficiali subdotti a livello globale al confine nucleo-mantello”, ha detto Shim.
“Poiché i materiali subdotti hanno maggiori probabilità di essere in uno stato fuso al confine nucleo-mantello, il nostro studio offre una possibilità intrigante che alcuni ULVZ possano derivare da materiali superficiali e possano essere molto più giovani di quanto si pensasse in precedenza”.
Il materiale sottile e altamente variabile di ULVZ appare più denso della roccia del mantello circostante e si prevede che sia ovunque lungo la CMB.
“La diversa morfologia delle montagne ULVZ sulla CMB riflette le fluttuazioni nella storia della subduzione e nel flusso profondo del mantello sia nello spazio che nel tempo”, ha detto Li.
Le catene montuose globali del materiale ULVZ sul fondo del mantello terrestre possono svolgere un ruolo essenziale nel modo in cui il calore fuoriesce dal nucleo, la porzione del nostro pianeta che alimenta il nostro campo magnetico.
Alcune chimiche specifiche relative al nucleo esterno e al mantello più profondo vengono trascinate in pennacchi che alla fine raggiungono la superficie terrestre come eruzioni vulcaniche.
Immagine: Edward Garnero e Mingming Li / Arizona State University
