I geofisici hanno scoperto un collegamento tra le onde sismiche chiamate precursori PKP e le anomalie nel mantello terrestre.
Un nuovo studio ha rivelato che i segnali sismici precursori PKP, che hanno lasciato perplessi gli scienziati per anni, hanno origine da zone a velocità ultra-bassa nelle profondità del Nord America e del Pacifico occidentale. Queste scoperte dei ricercatori dell’Università dello Utah collegano queste zone a caratteristiche geologiche significative come i vulcani hotspot, utilizzando tecniche sismiche avanzate per risalire alle loro origini fino al confine tra nucleo e mantello.
Precursori PKP e misteri sismici
Per decenni, i segnali sismici noti come precursori PKP hanno sfidato gli scienziati. Le regioni del mantello inferiore della Terra disperdono le onde sismiche in arrivo, che ritornano in superficie come onde PKP a velocità diverse.
L’origine dei segnali precursori, che giungono prima delle principali onde sismiche che attraversano il nucleo terrestre, è rimasta poco chiara, ma una ricerca condotta dai geofisici dell’Università dello Utah ha gettato nuova luce su questa misteriosa energia sismica.
Secondo una ricerca pubblicata su AGU Advances, la rivista principale dell’American Geophysical Union, i precursori PKP sembrano propagarsi da luoghi situati nelle profondità del Nord America e del Pacifico occidentale e potrebbero essere associati a “zone a velocità ultra-bassa”, sottili strati nel mantello in cui le onde sismiche rallentano in modo significativo.
Collegamento dei precursori PKP alle caratteristiche geologiche
L’autore principale Michael Thorne, professore associato di geologia e geofisica, ha dichiarato: “Queste sono alcune delle caratteristiche più estreme scoperte sul pianeta. Non sappiamo legittimamente cosa siano. Ma una cosa che sappiamo è che sembrano finire per accumularsi sotto i vulcani hotspot. Sembra che possano essere la radice di interi pennacchi del mantello che danno origine ai vulcani hotspot”.
Questi pennacchi sono responsabili del vulcanismo osservato a Yellowstone, nelle isole Hawaii, a Samoa, in Islanda e nelle isole Galapagos.
Thorne ha aggiunto: “Questi vulcani davvero, davvero grandi sembrano persistere per centinaia di milioni di anni più o meno nello stesso punto”. In un lavoro precedente, ha anche trovato una delle più grandi zone di velocità ultra-bassa conosciute al mondo, ed ha osservato: “Si trova proprio sotto Samoa, e Samoa è uno dei vulcani più caldi”.
Per quasi un secolo, i geologi hanno utilizzato le onde sismiche per sondare l’interno della Terra, portando a numerose scoperte che altrimenti non sarebbero state possibili. Altri ricercatori dell’Università dello Utah, ad esempio, hanno caratterizzato la struttura del nucleo interno solido della Terra e ne hanno tracciato il movimento analizzando le onde sismiche.
Quando un terremoto scuote la superficie terrestre, le onde sismiche attraversano il mantello, lo strato dinamico di roccia calda spesso 2.900 chilometri tra la crosta terrestre e il nucleo metallico. Il team di Thorne è interessato a quelle che vengono “disperse” quando attraversano caratteristiche irregolari che determinano cambiamenti nella composizione dei materiali nel mantello. Alcune di queste onde disperse diventano precursori PKP.
Thorne ha cercato di determinare esattamente dove avviene questa dispersione, soprattutto perché le onde attraversano il mantello terrestre due volte, ovvero prima e dopo aver attraversato il nucleo esterno liquido della Terra. A causa di quel doppio viaggio attraverso il mantello, è stato quasi impossibile distinguere se i precursori hanno avuto origine sul lato sorgente o sul lato ricevitore del percorso dei raggi.
Svelato il segreto dei precursori PKP
Il team di Thorne, di cui faceva parte anche il professore associato di ricerca Surya Pachhai, ha ideato un modo per modellare le forme d’onda allo scopo di rilevare effetti cruciali che in precedenza passavano inosservati.
Utilizzando un metodo all’avanguardia basato su array sismici e nuove osservazioni teoriche ottenute tramite simulazioni di terremoti, i ricercatori hanno analizzato i dati di 58 terremoti verificatisi intorno alla Nuova Guinea e registrati in Nord America dopo aver attraversato il pianeta.
Il loro nuovo metodo ha permesso loro di individuare con precisione il punto in cui si è verificata la dispersione lungo il confine tra il nucleo esterno di metallo liquido e il mantello, noto come confine nucleo-mantello, situato a 2.900 chilometri sotto la superficie terrestre.
I loro risultati hanno indicato che i precursori PKP probabilmente provengono da regioni che ospitano zone a velocità ultra-bassa. Thorne sospetta che questi strati, che sono spessi solo da 20 a 40 chilometri, si formino dove le placche tettoniche subdotte incidono sul confine nucleo-mantello nella crosta oceanica.
Thorne ha spiegato: “Quello che abbiamo scoperto ora è che queste zone a velocità ultra-bassa non esistono solo sotto gli hotspot. Sono sparse in tutto il confine tra nucleo e mantello sotto il Nord America. Sembra proprio che queste ULVZ vengano generate attivamente. Non sappiamo come. Ma poiché le stiamo osservando vicino alla subduzione, pensiamo che i basalti della dorsale medio-oceanica si stiano sciogliendo, ed è così che vengono generate. E poi la dinamica sta spingendo queste cose in tutta la Terra, e alla fine si accumuleranno sotto gli hotspot”.
Secondo Thorne, le dinamiche stanno spingendo questi fenomeni in tutta la Terra e, alla fine, si accumuleranno lungo i confini delle grandi province a bassa velocità, che sono caratteristiche composizionalmente distinte su scala continentale al di sotto del Pacifico e dell’Africa.
Egli ha concluso: “Potrebbero inoltre accumularsi sotto gli hotspot, ma non è chiaro se queste ULVZ siano generate dallo stesso processo. Per determinare le conseguenze di un tale processo bisognerà attendere ricerche future”.
