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La terra è stratificata come una cipolla, con una sottile crosta esterna, uno spesso mantello viscoso, un nucleo esterno fluido e un nucleo interno solido. All'interno del mantello, ci sono due enormi strutture simili a blob, all'incirca su lati opposti del pianeta. I blob, più formalmente indicati come Large Low-Shear-Velocity Provinces (LLSVP), hanno ciascuna le dimensioni di un continente e 100 volte più alte del Monte Everest. Uno è sotto il continente africano, mentre l'altro è sotto l'Oceano Pacifico.
Usando strumenti che misurano le onde sismiche, gli scienziati sanno che questi due blob hanno forme e strutture complicate, ma nonostante le loro caratteristiche prominenti, si sa poco sul perché i blob esistano o su cosa abbia portato alle loro strane forme.
Gli scienziati dell'Arizona State University Qian Yuan e Mingming Li della School of Earth and Space Exploration hanno deciso di saperne di più su questi due blob utilizzando la modellazione geodinamica e le analisi degli studi sismici pubblicati. Attraverso la loro ricerca, sono stati in grado di determinare le altezze massime che i blob raggiungono e come il volume e la densità dei blob, così come la viscosità circostante nel mantello, potrebbero controllare la loro altezza. La loro ricerca è stata recentemente pubblicata su Nature Geoscience.
I risultati della loro analisi sismica hanno portato a una sorprendente scoperta che il blob sotto il continente africano è di circa 1.000 km più alto del blob sotto l'Oceano Pacifico. Secondo Yuan e Li, la migliore spiegazione per la grande differenza di altezza tra i due è che il blob sotto il continente africano è meno denso (e quindi meno stabile) di quello sotto l'Oceano Pacifico.
Per condurre le loro ricerche, Yuan e Li hanno progettato ed eseguito centinaia di simulazioni di modelli di convezione del mantello. Hanno testato in modo esaustivo gli effetti dei fattori chiave che possono influenzare l'altezza dei blob, incluso il volume dei blob e i contrasti di densità e viscosità dei blob rispetto all'ambiente circostante. Hanno scoperto che per spiegare le grandi differenze di altezza tra i due blob, quello sotto il continente africano deve essere di densità inferiore a quella del blob sotto l'Oceano Pacifico, indicando che i due potrebbero avere una composizione e un'evoluzione diverse.
"I nostri calcoli hanno rilevato che il volume iniziale dei blob non influisce sulla loro altezza", ha detto l'autore principale Yuan. "L'altezza dei blob è per lo più controllata da quanto sono densi e dalla viscosità del mantello circostante. L'Africa LLVP potrebbe essere aumentato negli ultimi tempi geologici", ha aggiunto il co-autore Li. "Questo potrebbe spiegare l'elevazione della topografia superficiale e l'intenso vulcanismo nell'Africa orientale".
Questi risultati potrebbero cambiare radicalmente il modo in cui gli scienziati pensano ai processi profondi del mantello e a come possono influenzare la superficie della Terra. La natura instabile del blob sotto il continente africano, ad esempio, può essere correlata ai cambiamenti continentali nella topografia, nella gravità, nel vulcanismo superficiale e nel movimento delle placche.
"La nostra combinazione dell'analisi dei risultati sismici e della modellazione geodinamica fornisce nuove informazioni sulla natura delle più grandi strutture della Terra nell'interno profondo e sulla loro interazione con il mantello circostante", ha detto Yuan. "Questo lavoro ha implicazioni di vasta portata per gli scienziati che cercano di comprendere lo stato attuale e l'evoluzione della struttura del mantello profondo e la natura della convezione del mantello".