Scritto: Venerdì, 07 Gennaio 2022 06:00 Ultima modifica: Venerdì, 07 Gennaio 2022 07:09

Viaggio al centro della Terra


Le onde sismiche che si propagano nel sottosuolo vengo utilizzate dai ricercatori per esplorare la composizione di crosta e mantello della Terra. Giù, vicino al nucleo, ci sono patch in cui le onde sismiche rallentano a passo d'uomo. Una nuova ricerca dell'Università dello Utah ha scoperto che queste zone enigmatiche sono sorprendentemente stratificate.

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Viaggio al centro della Terra Crediti: Pixabay/CC0 Public Domain

Si chiamano zone a velocità ultra-bassa (ULVZ) e, secondo i nuovo modelli, alcune di esse potrebbero essere avanzi dei processi che hanno modellato la Terra primordiale. Resti di una miscelazione incompleta come grumi di farina sul fondo di una ciotola di pastella.

"Di tutte le caratteristiche che conosciamo nel mantello profondo, le zone a velocità ultra-bassa rappresentano quelle probabilmente le più estreme", ha detto Michael S. Thorne, professore associato presso il Dipartimento di Geologia e Geofisica.

Lo studio è pubblicato su Nature Geoscience ed è finanziato dalla National Science Foundation.


L'interno della Terra

Come è noto, noi viviamo sulla crosta, un sottile strato di roccia solida. Tra la crosta e il nucleo di ferro-nichel al centro del pianeta, c'è il mantello. È costituito da roccia solida ma calda in grado di muoversi e di creare la tettonica a placche, un processo fondamentale che regola un sacco di cose sul nostro pianeta. Attraverso sensori di monitoraggio sparsi in tutto il mondo, i ricercatori possono registrare il propagarsi delle onde sismiche generate da un terremoto e seguirle mentre attraversano i diversi strati di materiale. Da queste misurazioni, possono dedurre come sono state riflesse e deviate dalle strutture all'interno del nostro pianeta, inclusi strati di diversa densità. È così che sappiamo dove sono i confini tra la crosta, il mantello e il nucleo e sappiamo di cosa sono fatti.

Le zone a velocità ultra-bassa si trovano nella parte inferiore del mantello, in cima al nucleo esterno di metallo liquido. In queste aree, le onde sismiche rallentano fino alla metà e la densità aumenta di un terzo.

Gli scienziati inizialmente pensavano che queste fossero zone in cui il mantello, parzialmente fuso, costituisse una fonte di magma per le cosiddette regioni vulcaniche "hot spot", come l'Islanda.
"Ma la maggior parte delle cose che chiamiamo zone a velocità ultra-bassa non sembrano essere situate sotto i vulcani caldi", ha detto Thorne, "quindi non può essere questa l'intera storia".

Così Thorne, lo studioso Surya Pachhai e i colleghi dell'Australian National University, dell'Arizona State University e dell'Università di Calgary hanno deciso di esplorare un'ipotesi alternativa: le zone a velocità ultra-bassa potrebbero essere regioni costituite da rocce diverse rispetto al resto del mantello e la loro composizione potrebbe risalire alla Terra primitiva.

"Le proprietà fisiche delle zone a velocità ultra-bassa sono legate alla loro origine", afferma Pachhai, "che a sua volta fornisce importanti informazioni sullo stato termico e chimico, l'evoluzione e la dinamica del mantello più basso della Terra, una parte essenziale della convezione del mantello che guida tettonica delle placche".

Un assist dalle onde sismiche

I ricercatori hanno studiato le zone a velocità ultra-bassa sotto il Mar dei Coralli, tra Australia e Nuova Zelanda. Una posizione ideale a causa dell'abbondanza di terremoti che forniscono un'immagine sismica ad alta risoluzione del confine nucleo-mantello.

Ma ottenere un'immagine sismica di qualcosa attraverso quasi 2.800 chilometri di crosta e mantello non è facile. Inoltre, non è sempre decisivo: uno spesso strato di materiale a bassa velocità potrebbe riflettere le onde sismiche allo stesso modo di un sottile strato di materiale a velocità ancora inferiore.

Quindi, i ricercatori hanno costruito un modello matematico della Terra per simulare al computer onde sismiche come quelle effettivamente registrate. Hanno utilizzato un metodo chiamato "inversione bayesiana", un sofisticato approccio statistico che consente di ottenere una migliore gestione dell'incertezza del sistema che si sta studiando.

I risultati hanno mostrato che queste zone a velocità ultra-bassa sono probablmente fatte a strati e questa peculiarità potrebbe avere a che fare con la storia del nostro pianeta.
"Per quanto ne sappiamo, questo è il primo studio che utilizza un approccio bayesiano di questo tipo a questo livello di dettaglio per studiare le zone a velocità ultra-bassa", ha affermato Pachhai, "ed è anche il primo studio a dimostrare una forte stratificazione all'interno di una zona a velocità ultra-bassa".

Più di quattro miliardi di anni fa, mentre il ferro denso stava affondando nel nucleo della Terra primitiva e minerali più leggeri galleggiavano nel mantello, un oggetto planetario delle dimensioni di Marte potrebbe essersi schiantato contro il pianeta neonato. La collisione potrebbe aver lanciato nell'orbita terrestre i detriti che hanno creato la Luna. Ma ha anche aumentato significativamente la temperatura della Terra.
"Di conseguenza, si è formato un grande corpo di materiale fuso, noto come oceano di magma", ha detto Pachhai. L'oceano sarebbe stato costituito da roccia, gas e cristalli sospesi nel magma. Mentre si raffreddava, i materiali più densi sprofondavano e si stratificavano sul fondo del mantello e nei miliardi di anni successivi, mentre il mantello si agitava per convezione, lo strato denso si addensaro in chiazze: le zone stratificate a velocità ultra-bassa che vediamo oggi.

"Quindi la scoperta principale e più sorprendente è che le zone a velocità ultra-bassa non sono omogenee ma contengono forti eterogeneità (variazioni strutturali e compositive) al loro interno", ha commentato Pachhai. "Abbiamo scoperto che questo tipo di zone a velocità ultra-bassa può essere spiegato da eterogeneità chimiche create proprio all'inizio della storia della Terra, che ancora non si sono ben miscelate dopo 4,5 miliardi di anni di convezione del mantello".

Se ciò fosse vero, qui si conserverebbe parte della storia perduta del nostro pianeta.

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Letto: 172 volta/e Ultima modifica Venerdì, 07 Gennaio 2022 07:09

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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