Nuove ricerche suggeriscono che le masse sepolte in profondità nel mantello terrestre potrebbero avere un miliardo di anni. Le isole delle dimensioni di un continente, situate in profondità nel mantello terrestre, potrebbero avere più di un miliardo di anni, secondo un nuovo studio. Conosciute come province a bassa velocità sismica (LLSVP), queste masse sono sia più calde che più antiche delle aree circostanti del mantello. I risultati, pubblicati il 22 gennaio sulla rivista Nature, fanno luce sull’interno profondo della Terra e potrebbero aiutare a spiegare come il mantello si muove nel tempo.
Gli scienziati conoscono queste LLSVP da alcuni decenni. Le due enormi masse — una sotto l’Oceano Pacifico e una sotto l’Africa — si trovano al confine tra il mantello terrestre e il suo nucleo esterno, a circa 3.000 chilometri sotto la superficie. “La gente si è chiesta per tutto questo tempo cosa fossero,” ha detto Arwen Deuss, sismologa presso l’Università di Utrecht nei Paesi Bassi. “L’unica cosa che sappiamo è che quando le onde sismiche attraversano questi luoghi, rallentano.”
Per comprendere meglio la natura delle LLSVP, Deuss e i suoi colleghi hanno esaminato i dati sismici di oltre 100 terremoti abbastanza forti da riverberare attraverso l’intero pianeta, comprese le LLSVP e il mantello circostante. Da questi dati, i ricercatori hanno calcolato sia la velocità delle onde sismiche sia la rapidità con cui perdevano energia mentre viaggiavano attraverso diverse parti del mantello. In accordo con lavori precedenti, il team ha scoperto che le onde sismiche si muovevano più lentamente attraverso le LLSVP rispetto ad altre parti del mantello, suggerendo che le masse sono più calde delle loro circostanze. Ma le onde perdevano molta meno energia del previsto quando attraversavano le LLSVP. Un’altra caratteristica, come un cambiamento nella composizione, deve essere responsabile del risultato inaspettato, ha sospettato il team.
Modelli al computer hanno suggerito che la dimensione dei minerali cristallini nelle LLSVP potrebbe giocare un ruolo. Ogni volta che un’onda attraversa un confine tra due cristalli, noto come confine di grano, perde energia. Se i cristalli sono più piccoli, ci sono più di questi confini di grano in un dato volume. Deuss ha paragonato le onde sismiche alla corsa. “Se corri nella sabbia delle dune, quando hai molti piccoli granelli, ti stanchi molto perché affondi nella sabbia,” ha detto. La stessa cosa accade alle onde sismiche quando attraversano le regioni del mantello intorno alle LLSVP. Quella parte del mantello è fatta di vecchie placche tettoniche che si rompono in piccoli pezzi quando affondano abbastanza in profondità nel pianeta. Le LLSVP, al contrario, contengono cristalli più grandi rispetto alle loro circostanze. Poiché le onde non incontrano i confini di grano così spesso quando attraversano le LLSVP, non perdono tanta energia quanto fanno nelle rocce circostanti. I cristalli nel mantello impiegano molto tempo a crescere, ha detto Deuss, quindi i cristalli più grandi nelle LLSVP sono probabilmente rimasti indisturbati per un bel po’ di tempo.
Questa rappresentazione schematica mostra come le placche tettoniche si immergono nel mantello, mentre i pennacchi del mantello alimentati dalle LLSVP portano materiale del mantello profondo alla superficie terrestre nei punti caldi vulcanici. In questi ultimi, i grani minerali sono più grandi di quelli delle placche subdotte. Questo processo può aiutare a spiegare la composizione geologica delle rocce vulcaniche in tutto il mondo. “Devono essere lì da almeno un miliardo di anni,” ha detto Deuss. “E poi tutto è andato a posto, perché molte persone sospettavano che potessero essere vecchie, ma nessuno aveva modo di provarlo.”
Queste sezioni più antiche del mantello potrebbero fornire informazioni su come il mantello si muove e si mescola nel tempo. Le LLSVP stabili potrebbero aiutare a spiegare perché le rocce vulcaniche in diverse parti del mondo hanno composizioni diverse o come le placche tettoniche sono organizzate sulla superficie, ha detto Deuss. Ma capire esattamente come questi impatti si manifestano nel record geologico richiederà ulteriori ricerche sul campo. Con i nuovi risultati, “ora le persone possono fare molte altre indagini per capire, qual è l’origine di questi luoghi? Perché sono rimasti lì? E questo potrebbe portare a molte altre domande eccezionali nella scienza che ancora necessitano di risposte,” ha detto Deuss.