Lo studio di due macchie nel mantello terrestre mostra differenze inaspettate di altezza e densità

Una vista 3D del blob nel mantello terrestre sotto l’Africa, mostrato dai colori rosso-giallo-arancione. Il colore ciano rappresenta il confine nucleo-mantello, il blu indica la superficie e il grigio trasparente indica i continenti. Credito: Mingming Li/ASU

La terra è stratificata come una cipolla, con una crosta esterna sottile, 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 chiamati Large Low-Shear-Velocity Provinces (LLSVPs), hanno ciascuno le dimensioni di un continente e 100 volte più alti del monte. Everest Uno è sotto il continente africano, mentre l’altro è sotto l’Oceano Pacifico.

Utilizzando 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 esistano i blob o cosa abbia portato alle loro forme strane.

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, nonché la viscosità circostante nel mantello, potrebbero controllarne l’altezza. La loro ricerca è stata recentemente pubblicata in Geoscienze della natura.

I risultati della loro analisi sismica hanno portato a una sorprendente scoperta che il blob sotto il continente africano è di circa 621 miglia (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 la loro ricerca, Yuan e Li hanno progettato ed eseguito centinaia di simulazioni di modelli di convezione del mantello. Hanno testato in modo esauriente gli effetti di fattori chiave che possono influenzare l’altezza delle macchie, compreso il volume delle macchie e i contrasti di densità e viscosità delle macchie rispetto all’ambiente circostante. Hanno scoperto che per spiegare le grandi differenze di altezza tra i due blob, quello sotto il continente africano deve avere una densità inferiore a quello del blob sotto l’Oceano Pacifico, indicando che i due potrebbero avere composizione ed evoluzione diversa.

“I nostri calcoli hanno rilevato che il volume iniziale dei blob non influisce sulla loro altezza”, ha detto l’autore principale Yuan. “L’altezza delle macchie è per lo più controllata da quanto sono dense e dalla viscosità del mantello circostante”.

“L’Africa LLVP potrebbe essere in aumento negli ultimi tempi geologici”, ha aggiunto il coautore Li. “Questo potrebbe spiegare l’elevazione della topografia della superficie e l’intenso vulcanismo nell’Africa orientale”.

Questi risultati possono cambiare radicalmente il modo in cui gli scienziati pensano ai processi del mantello profondo e al modo in cui 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 strutture più grandi della Terra nelle profondità interne e sulla loro interazione con il mantello circostante”, ha affermato 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”.


La nuova teoria suggerisce che grandi macchie di materiale nel mantello terrestre siano resti del protopianeta Theia


Maggiori informazioni:
Qian Yuan et al, Instabilità della grande provincia africana a bassa velocità delle onde di taglio a causa della sua bassa densità intrinseca, Geoscienze della natura (2022). DOI: 10.1038/s41561-022-00908-3

Fornito dall’Arizona State University

Citazione: Lo studio di due macchie nel mantello terrestre mostra differenze inaspettate di altezza e densità (2022, 10 marzo) recuperate il 17 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-blobs-earth-mantle-unexpected-differences. html

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