La superficie del nostro mondo è un miscuglio di placche tettoniche che si spingono, con nuove che emergono mentre altre vengono trascinate sotto. Il ciclo in corso mantiene i nostri continenti in movimento e guida la vita sulla Terra. Ma cosa succede quando un piatto scompare all’interno del pianeta?
le placche tettoniche si piegano senza rompersi
La domanda ha a lungo sconcertato gli scienziati perché la saggezza convenzionale ha affermato che le placche tettoniche che affondano devono rimanere intatte per continuare a tirare la parte dietro di esse, ma secondo le prove geofisiche, vengono distrutte.
Ora, in uno studio pubblicato su Nature, gli scienziati affermano di aver trovato una risposta che concilia le due storie: le placche sono significativamente indebolite mentre affondano, ma non così tanto da rompersi completamente.
La scoperta è arrivata dopo che gli scienziati hanno messo le placche tettoniche attraverso un guanto generato dal computer di forze geologiche distruttive. Il modello ha mostrato che quando la placca entra nel mantello, si piega bruscamente verso il basso, rompendo la sua schiena fredda e fragile. Allo stesso tempo, la flessione modifica la struttura a grana fine della roccia lungo il suo ventre, lasciandola indebolita. Combinate, le sollecitazioni pizzicano la piastra lungo i suoi punti deboli, lasciandola per lo più intatta ma segmentata come un serpente sinuoso.
Ciò significa che il piatto continua a essere tirato sotto nonostante sia piegato e distorto.
Secondo i ricercatori, il modello ha previsto uno scenario che corrisponde alle osservazioni del Giappone. Gli studi della regione in cui la placca tettonica del Pacifico si tuffa – o subduce – sotto il Giappone hanno rivelato grandi crepe dove la placca si piega verso il basso, e hanno mostrato segni di materiale più debole al di sotto. L’imaging sismico profondo condotto dall’Università del Texas a Steve Grand di Austin ha anche rivelato forme tettoniche nel mantello terrestre sotto il Giappone che sembrano una stretta corrispondenza con il serpente slinky nel modello.
Il coautore Thorsten Becker, professore alla Jackson School of Geosciences di UT, ha affermato che lo studio non chiude necessariamente il libro su ciò che accade alle placche in subduzione, ma fornisce sicuramente un caso convincente per spiegare diversi importanti processi geologici.
“È un esempio del potere delle geoscienze computazionali”, ha affermato Becker che ha assistito allo sviluppo del modello ed è un associato di facoltà presso l’Oden Institute for Computational Engineering & Sciences dell’UT.
“Abbiamo combinato questi due processi che la geologia e la meccanica delle rocce ci stanno dicendo che stanno accadendo, e abbiamo imparato qualcosa sulla fisica generale di come funziona la Terra che non ci saremmo aspettati. Come fisico, lo trovo eccitante”.
L’autore principale dello studio, Taras Gerya, professore di geofisica all’ETH di Zurigo, ha aggiunto che fino ad ora ai geofisici mancava una spiegazione esauriente su come le placche tettoniche si piegano senza rompersi.
Le cose si sono fatte interessanti quando i ricercatori hanno eseguito le loro simulazioni con un interno più caldo, simile alla Terra primitiva. In queste simulazioni, i segmenti del serpente tettonico sono entrati solo a poche miglia nel mantello prima di rompersi. Ciò significa che la subduzione si sarebbe verificata in modo intermittente, aumentando la possibilità che la moderna tettonica a zolle sia iniziata solo negli ultimi miliardi di anni.
“Personalmente, penso che ci siano molte buone argomentazioni sul fatto che la tettonica a zolle sia molto più antica”, ha affermato Becker, “ma il meccanismo rivelato dal nostro modello suggerisce che le cose potrebbero essere più sensibili alla temperatura del mantello di quanto pensassimo, e questo, penso che potrebbe portare a nuove interessanti vie di discussione”.
Becker e Gerya sono stati affiancati nello studio da David Bercovici, un geofisico dell’Università di Yale la cui indagine su come i grani di roccia vengono alterati nel mantello profondo ha contribuito a motivare la ricerca. Lo studio si basa su un modello computerizzato bidimensionale della tettonica a zolle che incorpora la ricerca sulla deformazione delle rocce di Bercovici e altri meccanismi di indebolimento delle placche.
I ricercatori stanno ora studiando i fenomeni utilizzando modelli 3D e pianificano di indagare su ciò che quei modelli possono dire loro sul verificarsi di terremoti.
