La tettonica a placche ha subito un cambiamento recente

Il termine “tettonica a placche” indica il movimento dinamico e l’intricata interazione delle placche tettoniche attraverso la crosta terrestre. Queste placche tettoniche sono messe in moto dal flusso faticosamente lento ma persistente del mantello terrestre, chiamato convezione. Questo processo trasporta il calore dal nucleo interno alla superficie del nostro pianeta.

Il pianeta Terra

La Terra è davvero unica tra i pianeti del nostro Sistema Solare. Possiede vasti oceani d’acqua e una vita abbondante. Tuttavia, il carattere distintivo della Terra si estende oltre la sua biodiversità e gli oceani: è l’unico pianeta all’interno del nostro sistema solare che sperimenta il fenomeno della tettonica a placche, un processo intrinseco alla formazione della sua struttura geologica, del clima e, potenzialmente, della progressione della vita stessa.

I ricercatori ritengono che la convezione nel mantello, iniziata poco dopo la formazione della Terra 4,5 miliardi di anni fa, avvenga su scala dell’intero mantello. Quindi, quando le placche si scontrano sulla superficie terrestre, una cede e sprofonda nel mantello caldo e finisce in una sorta di cimitero di placche in cima al nucleo metallico della Terra.

Tuttavia, un nuovo studio dell’Università di Copenaghen, pubblicato sulla rivista Nature, suggerisce che questo tipo di tettonica a placche potrebbe essere una caratteristica più recente della storia geologica della Terra.

“I nostri nuovi risultati suggeriscono che per la maggior parte della storia della Terra, la convezione nel mantello è stata stratificata in due strati distinti, vale a dire le regioni del mantello superiore e inferiore che erano isolate l’una dall’altra”, ha affermato Zhengbin Deng, ex assistente professore all’Università di Copenaghen e primo autore del nuovo studio.

La transizione tra il mantello superiore e inferiore avviene a circa 660 km sotto la superficie terrestre. A questa profondità, alcuni minerali subiscono una transizione di fase. Deng e colleghi ritengono che questa transizione di fase possa essere la ragione per cui le regioni del mantello superiore e inferiore sono rimaste per lo più isolate.

“I nostri risultati indicano che in passato, il riciclo e la miscelazione delle placche subdotte nel mantello era limitato al mantello superiore, dove c’è una forte convezione. Questo è molto diverso da come pensiamo che la tettonica a placche operi oggi, dove le placche in subduzione affondano nel mantello inferiore”, ha affermato il professore associato Martin Schiller.

Per giungere alle loro conclusioni, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo metodo per produrre misurazioni ad altissima precisione della composizione isotopica dell’elemento titanio in varie rocce. Gli isotopi sono versioni dello stesso elemento che hanno masse leggermente diverse. La composizione isotopica del titanio viene modificata quando si forma la crosta terrestre. Ciò rende gli isotopi di titanio utili per tracciare il modo in cui il materiale superficiale come la crosta viene riciclato nel mantello terrestre attraverso il tempo geologico.

Usando questa nuova tecnica, i ricercatori hanno determinato che la composizione delle rocce del mantello si sono formate già 3,8 miliardi di anni fa fino alle moderne lave.

Un brodo primordiale conservato nelle profondità della Terra?

Se il riciclaggio e la miscelazione delle placche tettoniche fossero limitati al mantello superiore come postulato nel nuovo studio, significherebbe che il mantello inferiore potrebbe contenere materiale primordiale indisturbato. Il concetto di mantello primordiale si riferisce a un serbatoio di materiale del mantello che è rimasto relativamente invariato e preservato sin dalle prime fasi della formazione della Terra, circa 4,5 miliardi di anni fa.

L’idea che esista un serbatoio primordiale nelle profondità della Terra non è nuova ed è stata suggerita sulla base della composizione isotopica di gas rari intrappolati nelle lave dei moderni vulcani profondi. Tuttavia, l’interpretazione di questi dati è ambigua e alcuni hanno suggerito che questo segnale isotopico provenga dal nucleo terrestre anziché dal mantello profondo. Poiché il titanio non è presente nel nucleo della Terra, fornisce una nuova prospettiva su questo dibattito di lunga data.

“I nostri nuovi dati sugli isotopi di titanio ci consentiranno di identificare in modo affidabile quali moderni vulcani profondi campionano il mantello primordiale della Terra. Questo è entusiasmante perché fornisce una finestra temporale sulla composizione originale del nostro pianeta, forse permettendoci di identificare la fonte dei volatili della Terra che erano essenziali per lo sviluppo della vita”, ha concluso il professor Martin Bizzarro, anch’egli responsabile dello studio.

Fonte: Nature