L'analisi di una banca dati di misurazioni sismiche globali mostra che i movimenti ondulatori del mantello terrestre hanno una lunghezza d'onda dieci volte minore di quanto stimato finora. La scoperta potrebbe avere notevoli ripercussioni sulla ricostruzione del clima terrestre del passato e sui modelli di circolazione delle masse oceaniche (red)
Il mantello terrestre, lo strato di rocce spesso 2900 chilometri che separa la crosta dal nucleo, si muove in modo molto diverso da quanto previsto dai geologi negli ultimi trent'anni. È la conclusione di un'analisi sulla prima banca dati globale di misurazioni sismiche. Il risultato, descritto in un articolo pubblicato su “Nature Geoscience” da ricercatori dell'Università di Cambridge, potrebbe avere profonde conseguenze in diverse discipline, tra cui lo studio della circolazione oceanica e dei cambiamenti climatici avvenuti sul pianeta nelle epoche passate.
Ricostruzione tridimensionale dei moti convettivi del mantello terrestre (Creative Commons)Elaborare un modello della composizione e della dinamica del mantello è sempre stato un compito arduo per i geologi. Decenni di studi hanno concluso che questo strato costituisce più dell'80 per cento del volume della Terra: il suo limite superiore, noto come discontinuità di Mohorovicic, si trova tra 30 e 50 chilometri sotto i continenti e 5-15 chilometri sotto gli oceani, e ha temperature comprese tra 500 e 900 °C circa, mentre il limite inferiore, noto come discontinuità di Gutenberg, si trova a 2900 chilometri di profondità, a contatto con il nucleo, e a una temperatura che può arrivare a quasi 4000 °C.
Una delle caratteristiche peculiari del mantello è che le rocce di cui è costituito, per effetto della differenza temperatura tra il punto più elevato e quello più profondo, nonché delle altissime pressioni in gioco, si spostano con moti convettivi, un po' come avviene per l'acqua che bolle in una pentola: le masse più calde e più fluide risalgono, mentre quelle più fredde e più viscose scendono.
Questi movimenti hanno un'enorme influenza sull'aspetto attuale della Terra: la circolazione delle rocce causa la formazione delle montagne, il vulcanismo e altre attività sismiche in siti che si trovano al centro delle placche tettoniche, come per esempio avviene nelle Isole Hawaii.
Gli autori hanno usato più di 2000 misurazioni ottenute negli oceani di tutto il mondo per ricostruire la natura caotica del movimento del mantello, che preme sulla crosta terrestre con un movimento “su e giù”. Si è così scoperto che questi movimenti ondulatori hanno lunghezze d'onda tipiche di circa 1000 chilometri, invece che di 10.000 chilometri come previsto finora.
“Anche se stiamo parlando di scale temporali che sembrano incredibilmente lunghe in termini umani, nell'arco di milioni di anni la superficie della Terra si alza e si abbassa come uno yoyo di alcune centinaia di metri”, ha spiegato Mark Hoggard, coautore dell'articolo. “Negli ultimi tre decenni, i ricercatori hanno ipotizzato che i movimenti su scale continentali fossero molto lenti, ma in realtà non è così”.
“Questi risultati hanno notevoli implicazioni in molti campi, per esempio sulla ricostruzione della circolazione degli oceani nel passato, su cui influisce la rapidità con cui il fondo oceanico si muove in su e in giù, bloccando il cammino delle correnti oceaniche”, ha concluso Hoggard. “Considerando che la superficie si sta muovendo molto più rapidamente di quanto ipotizzato in precedenza, potrebbero anche cambiare le nostre ipotesi sulla stabilità delle calotte glaciali e sui cambiamenti climatici del passato”.
