Dove il nucleo della Terra incontra il mantello, ci sono due enormi regioni che hanno sconcertato i geologi per cinquant’anni. Un nuovo pezzo del puzzle è emerso con la scoperta che hanno composizioni diverse l’una dall’altra, sfidando i modelli che assumevano avessero origini simili. La maggior parte di ciò che sappiamo sulla struttura interna della Terra proviene dalle onde sismiche prodotte dai terremoti e dal modo in cui la loro velocità varia in diverse parti del pianeta e talvolta rimbalza sui confini. Una delle scoperte relativamente precoci è stata che il mantello inferiore non è omogeneo dove incontra il nucleo. Invece, ci sono due enormi aree dove le onde sismiche rallentano, note come Province a Bassa Velocità (LLVPs), o talvolta Province a Bassa Velocità di Taglio.
Per decenni, sapevamo poco delle LLVPs oltre alle loro posizioni – una sotto l’Africa, la Spagna e parti dell’Atlantico; e l’altra sotto l’Oceano Pacifico – e la loro estensione approssimativa. Tuttavia, i progressi sono accelerati e i geologi ora pensano che siano composte da crosta oceanica relativamente densa che si è staccata dal resto della sua placca ed è stata forzata attraverso il mantello. Abbiamo anche appreso che potrebbero essere alte fino a 900 chilometri (559 miglia) – il che, combinato con il coprire più di un quarto del nucleo, significa che queste sono caratteristiche principali del pianeta da non comprendere. All’inizio di quest’anno, alcune delle osservazioni precedentemente misteriose sono state attribuite a grandi dimensioni dei grani all’interno delle LLVPs, un segno che sono molto antiche. Tuttavia, per tutto questo tempo, si pensava che fossero simili per composizione e origine.
Secondo gli autori di un nuovo studio, la LLVP africana è considerevolmente più antica ed è composta da materiale meglio miscelato rispetto alla LLVP del Pacifico, che contiene molta crosta oceanica giovane che è stata forzata in profondità nella Terra. I geologi e gli astronomi hanno significati diversi per parole come “giovane” rispetto al resto di noi, e in questo caso, intendono un contributo significativo negli ultimi 300 milioni di anni. La LLVP africana si estende anche più in alto dalla superficie del nucleo, compensando la sua minore densità, quindi l’effetto complessivo appare relativamente simile ai nostri strumenti.
Non possiamo ottenere campioni da nessuna delle due, quindi queste conclusioni si basano su modelli del modo in cui la convezione guida la circolazione all’interno del mantello. Il team pensa che il fatto che le due LLVPs siano su quasi lati opposti della Terra non sia una coincidenza, rappresentando invece una conseguenza naturale della sedimentazione gravitazionale e del modo in cui la crosta subdotta viene mescolata attraverso il mantello. Ciò non ha impedito loro di migrare in qualche modo, ad esempio con la LLVP africana che si è spostata a sud negli ultimi centinaia di milioni di anni.
“Poiché le simulazioni numeriche non sono perfette, abbiamo eseguito più modelli per una gamma di parametri. Ogni volta, troviamo che la LLVP del Pacifico è arricchita di crosta oceanica subdotta, implicando che la recente storia di subduzione della Terra sta guidando questa differenza,” ha detto in una dichiarazione l’autore principale dello studio. Il team pensa che le zone di subduzione lungo l’Anello di Fuoco, che segue approssimativamente i confini dell’Oceano Pacifico, stiano rifornendo la LLVP del Pacifico con crosta oceanica forzata sotto i continenti sovrastanti. La placca africana si sta muovendo molto più lentamente e quindi alimenta meno crosta alla LLVP sottostante. Ciò che viene forzato giù si mescola di più con il mantello durante la sua lunga discesa, spiegando almeno parzialmente la minore densità.
Tutto ciò contraddice le teorie precedenti secondo cui le LLVPs sono un’eredità della collisione che ha formato la Luna. Con solo due LLVPs e molte ricerche su di esse, ci si potrebbe aspettare che queste differenze sarebbero state notate in precedenza. Tuttavia, il team afferma che la variazione è stata oscurata dal fatto che condividono la stessa temperatura, che è l’influenza più importante sulla velocità delle onde sismiche. “Il fatto che queste due LLVPs differiscano in composizione, ma non in temperatura, è fondamentale per la storia e spiega perché appaiono essere le stesse sismicamente,” ha detto la co-autrice dello studio. “È anche affascinante vedere i collegamenti tra i movimenti delle placche sulla superficie della Terra e le strutture a 3.000 km di profondità nel nostro pianeta.”
Le LLVPs sono lontane da noi, ma ciò non significa che non possiamo essere influenzati da esse. In particolare, impediscono al calore di sfuggire dal nucleo al mantello in modo uniforme, il che a sua volta contribuisce alla convezione all’interno del nucleo esterno, che guida il campo geomagnetico su cui facciamo affidamento. C’è anche qualche prova tentativa che contribuiscano ai supervulcani. Lo studio è pubblicato ad accesso aperto nella rivista Scientific Reports.