Sappiamo che il terreno su cui camminiamo è fatto di roccia solida (a meno che non ci capiti di vagare in una zona di sabbie mobili…). Ma che dire degli strati della Terra un po’ più profondi sotto i nostri piedi?
L’interno della Terra è fatto di diversi strati. La superficie del pianeta, dove viviamo, si chiama crosta – in realtà è uno strato molto sottile, profondo appena 70 chilometri nel suo punto più spesso. La crosta e la litosfera sottostante (la crosta più il mantello superiore) è composta da diverse “placche tettoniche”. Queste si muovono lentamente sulla superficie del pianeta, e la maggior parte dei vulcani e dei terremoti della Terra si verificano ai confini tra le placche tettoniche.
In fondo al centro del pianeta c’è il “nucleo interno”, che pensiamo sia fatto di ferro solido e nichel. Questo è circondato dal “nucleo esterno”, che è anche fatto di ferro e nichel, ma è fuso. Le correnti di convezione nel nucleo esterno creano il campo magnetico terrestre.
E tra il nucleo esterno e la crosta c’è il mantello, che, con uno spessore di circa 2.900 chilometri, rappresenta la maggior parte (circa l’84% del volume) del pianeta. Trasportando il calore interno della Terra verso la superficie, il mantello convettivo striscia come il catrame in una giornata calda. Questo ribaltamento è il “motore” che muove la nostra Terra dinamica – è ciò che rende la geologia del nostro pianeta così interessante, poiché permette il movimento delle placche tettoniche. Senza di esso, non avremmo vulcani, terremoti … e in realtà, la Terra non sarebbe in grado di sostenere la vita.
I misteri della dinamica del mantello sono ciò che il dottor Rhodri Davies, vincitore della medaglia Anton Hales dell’Accademia australiana delle scienze 2018, passa il suo tempo a indagare.
Utilizza strumenti informatici avanzati per sviluppare modelli della dinamica del mantello, aiutandoci a capire il comportamento del mantello e come influenza la superficie della Terra. Questi modelli combinano serie di dati geofisici e geochimici su larga scala con la conoscenza del comportamento dei singoli minerali in determinate condizioni di temperatura e pressione per far luce sulla struttura del mantello, fornire vincoli su come il mantello scorre e dimostrare come questo flusso guida il vulcanismo e altre caratteristiche in superficie.
Sappiamo che la maggior parte dei vulcani della Terra si trovano ai confini delle placche tettoniche, dove le placche:
- si allontanano, come sta accadendo attualmente tra l’Australia e l’Antartide
- si avvicinano l’una all’altra con una che scivola indietro nel mantello sottostante, come al margine settentrionale della placca tettonica dell’Australia sotto la Papua Nuova Guinea e l’Indonesia
- scivolano l’una sull’altra, come sta accadendo nella famigerata faglia di San Andreas in California.
Alcuni vulcani, tuttavia, si trovano all’interno delle placche tettoniche, lontano da questi processi di confine. Questi sono chiamati vulcani intra-placca. Molti di questi sono causati da pennacchi di mantello – regioni di roccia calda che fluiscono verso l’alto dal confine tra nucleo e mantello della Terra verso la sua superficie. Così facendo, trasportano materiale roccioso fuso che contiene un messaggio dal mantello profondo della Terra; un messaggio che il lavoro del dottor Davies ci permette di decifrare. Questo ha aiutato a solidificare le teorie riguardanti i processi che creano le catene di isole vulcaniche intra-placca.
Per esempio, ha combinato le osservazioni di diversi campi per dimostrare che le catene vulcaniche in Australia si sono formate quando la placca tettonica australiana è andata alla deriva verso nord su diversi pennacchi di mantello. Questo ha portato ad una serie di vulcani che attraversano il continente da nord a sud, formatisi tra 34 e 9 milioni di anni fa. Che ci crediate o no, il continente australiano, ora tettonicamente assopito, ospita una delle regioni vulcaniche intra-placca più estese del mondo, con eruzioni sulla terraferma già circa 5.000 anni fa.
Si ritiene che l’arcipelago delle Hawaii si sia formato attraverso un processo simile. Le Hawaii si trovano al limite sud-est di una catena di vulcani e montagne sottomarine che diventano progressivamente più vecchie verso nord-ovest. Questa catena si divide in due all’altezza dell’isola di Oahu e Davies e il suo gruppo hanno recentemente scoperto che questa divisione è avvenuta a causa di uno spostamento della direzione della placca del Pacifico, circa tre milioni di anni fa.
Incorporare tutti questi fattori per creare modelli del modo in cui il mantello si comporta migliora la nostra comprensione del funzionamento del nostro pianeta. Questo ci aiuta a spiegare i processi che portano alla geologia unica e spettacolare della Terra e ci permette di capire meglio l’evoluzione del pianeta dalla sua formazione più di 4,5 miliardi di anni fa.