Nel mantello terrestre si nascondono enormi “isole” antichissime: il nuovo studio

Nel mantello terrestre, a circa 2000 km di profondità in prossimità del confine con il nucleo, si trovano due enormi “isole” grandi come continenti, situate una sotto l’Africa e l’altra sotto l’Oceano Pacifico e note come LLSPV (Large Low Seismic Velocity Provinces o “Grandi Province a Bassa Velocità Sismica”). Si tratta di masse rocciose più calde e antiche dei materiali circostanti. Un nuovo studio dell’Università di Utrecht, nei Paesi Bassi, ha rivelato che hanno almeno mezzo miliardo di anni. La scoperta è stata fatta studiando il comportamento delle onde sismiche generate dai terremoti quando si propagano all’interno della Terra, che varia in base ai materiali che incontrano. Queste masse non partecipano ai movimenti che rimescolano il mantello terrestre, ma rimangono isolate conservando il calore. La scoperta è importante perché mostra che il mantello terrestre non è omogeneo come si credeva in passato e perché queste regioni potrebbero essere all’origine dell’attività di alcuni vulcani.

La scoperta delle Grandi Province a Bassa Velocità Sismica nel mantello terrestre

Le LLSPV sono state scoperte negli anni '90. All’epoca, dice il coautore dello studio Arwen Deuss, «nessuno sapeva che cosa fossero, e se fossero solo un fenomeno temporaneo, o se fossero rimaste lì per milioni o forse anche miliardi di anni». Intorno a queste masse ci sono resti di placche litosferiche che nel tempo sono sprofondate nel mantello in corrispondenza delle fosse oceaniche nel processo chiamato subduzione. I resti delle placche hanno caratteristiche diverse rispetto alle LLSPV: sono più fredde e più recenti. Le LLSVP, invece, hanno potuto trattenere il calore per centinaia di milioni di anni rimanendo isolate rispetto al resto del mantello. Questo è un fatto insolito, dal momento che il mantello si comporta come un fluido ed è interessato da moti convettivi, innescati dalle differenze di temperatura, che lo rimescolano ridistribuendo il calore al suo interno.

Il nuovo studio sulle LLSPV della Terra

Le Grandi Province a Bassa Velocità Sismica si chiamano così perché le onde sismiche che si propagano all’interno della Terra durante i terremoti, quando le incontrano, rallentano a causa della loro alta temperatura. Il nuovo studio ha però rilevato che in corrispondenza di queste regioni lo smorzamento delle onde sismiche, cioè la quantità di energia che le onde perdono durante la loro propagazione, è minore rispetto a quello che si ha dove si trovano i resti delle placche litosferiche sprofondate. Eppure, con le alte temperature, lo smorzamento dovrebbe essere elevato: è un po’ ciò che accade andando a correre quando fa caldo e di conseguenza non solo si rallenta ma ci si stanca anche di più.

Per spiegare il basso smorzamento presso le LLSPV, i ricercatori hanno studiato le dimensioni dei granuli (granulometria) dei minerali che le costituiscono. Le placche litosferiche che hanno subito la subduzione presentano granuli molto piccoli, perché i minerali ricristallizzano durante lo sprofondamento a causa dell’aumento di temperatura e pressione. Ciò significa che ci sono molti granuli e di conseguenza molti confini tra i granuli: le onde perdono energia ogni volta che attraversano uno di questi confini, quindi lo smorzamento è elevato. Viceversa, i granuli delle LLSPV sono molto più grandi e quindi lo smorzamento è minore. Perché i granuli dei minerali si sviluppino fino a diventare così grandi serve molto tempo: ciò vuol dire che le LLSPV sono molto antiche. Inoltre queste masse, con i loro granuli di grandi dimensioni, sono molto rigide e non partecipano ai moti convettivi del mantello.

L’importanza dello studio sulle LLSPV

Si potrebbe pensare che questi fenomeni non ci riguardino direttamente, ma in realtà le LLSPV potrebbero essere all’origine dell’attività dei vulcani situati a una certa distanza dai margini delle placche litosferiche. I ricercatori ritengono infatti che da queste masse risalgano fino in superficie “pennacchi” di materiale caldo, come quelli che alimentano i vulcani delle Hawaii. In generale, la scoperta evidenzia come il mantello terrestre sia uno strato disomogeneo, al contrario di ciò che si pensava in passato.

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