Gli avanzi chimici fin dai primissimi giorni del nostro pianeta potrebbero essere ancora presenti vicino al nucleo della Terra, secondo una nuova ricerca, e la scoperta potrebbe migliorare la nostra comprensione dei fenomeni tettonici a placche che si verificano oggi. Questi avanzi chimici, che non sono stati adeguatamente miscelati nel corso di miliardi di anni, si presentano come anomalie sulle letture delle onde sismiche.
Sappiamo che le onde sismiche rallentano fino a strisciare vicino al nucleo della Terra, attraversando quelle che sono conosciute come zone a velocità ultra-bassa (ULLZ). La grande domanda è di cosa sono fatte queste zone e gli scienziati ora pensano che potrebbero aver trovato la risposta. "Questa scoperta cambia la nostra visione sull'origine e la dinamica delle zone a velocità ultra-bassa", ha affermato la sismologa Surya Pachhai dell'Australian National University.
"Abbiamo scoperto che questo tipo di zona a velocità ultra-bassa può essere spiegata da eterogeneità chimiche create all'inizio della storia della Terra e che non sono ancora ben miscelate dopo 4,5 miliardi di anni di convezione del mantello".
Il modo in cui le onde sismiche riecheggiano attraverso il mantello e la crosta terrestre ci dà indizi sulla loro composizione, ma misurare attraverso circa 2.900 chilometri di roccia non è facile. Per risolvere questo problema, gli scienziati hanno utilizzato un approccio di reverse engineering, eseguendo centinaia di migliaia di simulazioni al computer, utilizzando un processo noto come inversione bayesiana.
Confrontando questi modelli con letture reali prese dal fondo del Mar dei Coralli tra Australia e Nuova Zelanda, il team è stato in grado di restringere le possibilità di ciò di cui potrebbero essere fatti gli ULLZ appena sopra il nucleo esterno di metallo liquido.
I ricercatori suggeriscono che gli ULLZ potrebbero essere in parte fatti di ossido di ferro, cioè ruggine, che agisce come un metallo nelle profondità del mantello. Ora sembra anche probabile che questa sezione del nostro pianeta sia composta da diversi sottostrati, cosa che non era mai stata ipotizzata per queste zone prima.
Questa stratificazione potrebbe essere stata causata da un oggetto planetario delle dimensioni di Marte che si è schiantato contro la Terra primordiale. Si pensa che l'evento abbia generato detriti che hanno formato la Luna, ed è anche probabile che abbia creato un oceano di magma, costituito da roccia, gas e cristalli, che potrebbe essere affondato nella sua posizione attuale nel corso di miliardi di anni.
"Le proprietà fisiche delle zone a velocità ultra-bassa sono legate alla loro origine, che a sua volta fornisce importanti informazioni sullo stato termico e chimico, sull'evoluzione e sulla dinamica del mantello più basso della Terra, una parte essenziale della convezione del mantello che guida la tettonica a placche", ha affermato Pachhai.
Le onde sismiche sono note per rallentare fino alla metà negli ULLZ, con una densità corrispondente che sale di un terzo. È stato suggerito che queste siano aree parzialmente fuse del mantello, fornendo magma per i punti caldi vulcanici sulla superficie (come l'Islanda).
Tuttavia, non tutte le zone ad alta densità corrispondono a luoghi di frequente attività vulcanica, il che suggerisce che sta succedendo qualcos'altro. Ciò ha ispirato il team di ricerca a dare un'occhiata più da vicino, rivelando gli strati sorprendenti che compongono questi ULLZ, con l'aiuto della modellazione al computer.
Il mantello e gli ULLZ nella parte inferiore di esso possono guidare il movimento delle placche tettoniche vicino alla superficie, il che significa che la nuova ricerca non solo ci insegna di più sulla nascita della Terra, ma anche di più su come si sta comportando oggi.
"Di tutte le caratteristiche che conosciamo nel mantello profondo, le zone a velocità ultra-bassa rappresentano quelle che sono probabilmente le più estreme", ha affermato il geologo Michael Thorne dell'Università dello Utah. "In effetti, queste sono alcune delle caratteristiche più estreme che si trovano in qualsiasi parte del pianeta".