Vulcanologia

Una TAC all'interno della TERRA rivela come sono nate le isole vulcaniche. NUOVO STUDIO

Per decenni, gli scienziati hanno dibattuto sull'esistenza di pennacchi o colonne calde di magma che si ergono nel mantello terrestre.

In un nuovo studio, i ricercatori hanno creato l'equivalente di una tomografia computerizzata (TC) per il pianeta che collega conclusivamente i pennacchi di roccia calda che salgono attraverso il mantello con hotspot superficiali che generano catene di isole vulcaniche come le Hawaii, Samoa e Islanda. Loro effettuano questa TAC sulla base di dati sismici provenienti da 273 forti terremoti che si sono verificati nel corso degli ultimi due decenni. Mentre i terremoti hanno scosso il pianeta le onde sismiche sono rimbalzate all'interno della Terra. Ricreando i percorsi a zig zag di quelle onde attraverso una simulazione al supercomputer, il team ha rivelato la temperatura e la portata dei pennacchi al suo interno.

I ricercatori dell'Università di Berkeley hanno  prodotto quindi la prima scansione tridimensionale dell'interno della Terra che mostra esattamente come sono state create le catene di isole vulcaniche come le Hawaii, Samoa e Islanda. La foto qui riportata è stata creata da una simulazione al supercomputer presso il Dipartimento di Ricerca Scientifica Nazionale dell'Energia Computing Center Energy (NERSC) al Lawrence Berkeley National Laboratory.

Alcuni scienziati hanno sostenuto che i punti caldi traggono il loro materiale da vasche poco profonde sotto la superficie della terra mentre altri hanno ipotizzato che i pennacchi non esistono affatto.

La nuova mappa ad alta risoluzione del mantello non solo mostra questi collegamenti per molti hotspot sul pianeta ma rivela che al di sotto di circa 1000 chilometri i pennacchi sono tra i 600 e i 1.000 chilometri, fino a cinque volte più ampi rispetto a quanto si era ipotizzato. I pennacchi sono probabilmente almeno 400 °C più caldi della roccia circostante.

La nuova immagine mostra anche che le basi di questi pennacchi sono ancorate al confine di nucleo e mantello in due enormi macchie di roccia calda, ciascuno di circa 5.000 chilometri di diametro. "Queste colonne sono nettamente separate nel mantello inferiore e fanno tutta la strada fino a circa 1.000 chilometri sotto la superficie ma poi cominciano a diradarsi nella parte superiore del mantello e si snodano e deviano. Così, mentre le cime delle piume sono associate con  hotspots vulcanici non sono sempre in verticale sotto di essi"

I pennacchi sembrano emanare da due gigantesche masse di roccia calda, ciascuna di circa 5.000 km di diametro  e Romanowicz stima che le basi di questi pennacchi sono ancorate una di fronte all'altra sotto l'Africa e l'Oceano Pacifico e sono ferme da  250 milioni di anni.

La Terra è stratificata come una cipolla. Una crosta esterna contiene gli oceani e continenti, mentre sotto la crosta si trova uno spesso manto di roccia calda ma solida dello spessore di 2.900 chilometri. Sotto il mantello c'è il nucleo esterno, composto, da ferro fuso liquido e nichel che avvolge un nucleo interno di ferro solido al centro del pianeta.

L'analisi al supercomputer non ha rilevato pennacchi sotto tutti gli hotspots vulcanici, come quelle nel Parco Nazionale di Yellowstone. "I pennacchi che li alimentano potrebbero essere troppo sottili per essere rilevati dati i limiti computazionali della tecnica di modellazione globale", ha detto  Romanowicz che spera finalmente di ottenere nuove  immagini ad alta risoluzione risoluzione dell'interno della Terra, forse con lo zoom su aree specifiche, come quella sotto l'Oceano Pacifico oppure utilizzando i nuovi dati. Milioni di ore di tempo al computer per creare una TAC ad alta risoluzione della Terra utilizzando simulazioni numeriche molto precise del modo in cui le onde sismiche viaggiano attraverso il mantello e confrontando le loro previsioni con il movimento reale del suolo misurato dai sensori di tutto il mondo. Il calcolo finale ha richiesto 3 milioni di ore di CPU sul supercomputer NERSC.
"La tomografia è il metodo più efficace per ottenere queste informazioni ma in futuro sarà combinata con misurazioni più sensibili" hanno spiegato i geologi.

 I risultati di questo studio sono stati pubblicati il 3 settembre sulla rivista britannica Nature.

A.T.

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