Foraminiferi planctonici , come quelli raccolti nel Golfo del Messico, costituiscono la base di molte catene alimentari marine e acquatiche. Alla morte, i loro scheletri si depositano sul fondo del mare per formare rocce sedimentarie come calcare e gesso. Pressati insieme in quantità sufficienti, tale roccia sedimentaria potrebbe avere un effetto lubrificante sul movimento delle placche continentali. Credito:Randolph Femmer, USGS
Un nuovo studio dell'Università del Texas ad Austin ha dimostrato un possibile legame tra la vita sulla Terra e il movimento dei continenti. I risultati mostrano che i sedimenti, che è spesso composto da pezzi di organismi morti, potrebbe svolgere un ruolo chiave nel determinare la velocità della deriva dei continenti. Oltre a sfidare le idee esistenti su come interagiscono le lastre, i risultati sono importanti perché descrivono potenziali meccanismi di feedback tra movimento tettonico, clima e vita sulla Terra.
Lo studio, pubblicato il 15 novembre in Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti , descrive come il sedimento che si muove sotto o subduce sotto le placche tettoniche potrebbe regolare il movimento delle placche e può anche svolgere un ruolo nel rapido aumento delle catene montuose e nella crescita della crosta continentale.
La ricerca è stata condotta da Whitney Behr, ricercatore presso la Jackson School e professore presso l'ETH di Zurigo in Svizzera, e co-autore di Thorsten Becker, professore alla UT Jackson School of Geosciences e ricercatore presso il suo Institute for Geophysics (UTIG).
Il sedimento si crea quando il vento, l'acqua e il ghiaccio erodono la roccia esistente o quando i gusci e gli scheletri di organismi microscopici come il plancton si accumulano sul fondo del mare. È noto da tempo che i sedimenti che entrano nelle zone di subduzione influenzano l'attività geologica come la frequenza dei terremoti, ma fino ad ora si pensava che avesse poca influenza sul movimento continentale. Questo perché si credeva che la velocità di subduzione dipendesse dalla forza della piastra subduttiva mentre si piega e scivola nel mantello viscoso, lo strato semifuso di roccia sotto la crosta terrestre. Il movimento continentale è guidato da un piatto che affonda sotto un altro, quindi, in questo scenario, la forza della porzione della placca che viene trascinata nel mantello terrestre (e l'energia richiesta per piegarla) sarebbe il controllo principale per la velocità del movimento della placca, con sedimenti di scarso effetto.
Però, ricerche precedenti che hanno coinvolto scienziati UTIG avevano dimostrato che le placche subduttive potrebbero essere più deboli e più sensibili ad altre influenze di quanto si pensasse in precedenza. Ciò ha portato i ricercatori a cercare altri meccanismi che potrebbero influire sulla velocità delle placche. Hanno stimato come i diversi tipi di roccia potrebbero influenzare l'interfaccia delle placche, il confine dove le placche subduttive si incontrano. La modellazione successiva ha mostrato che la roccia costituita da sedimenti può creare un effetto lubrificante tra le piastre, subduzione accelerata e velocità di placca crescente.
Alte catene montuose come le Ande si formano vicino a zone di subduzione dove una placca è forzata sotto un'altra. L'erosione delle montagne e la subduzione del fondale marino potrebbero essere elementi di un meccanismo di autoregolazione che modula la velocità del movimento continentale. Credito:Nicolas Prieto su Unsplash
Questo meccanismo potrebbe mettere in moto un complesso ciclo di feedback. All'aumentare della velocità della piastra, ci sarebbe meno tempo per l'accumulo di sedimenti, quindi la quantità di sedimento in subduzione sarebbe ridotta. Questo porta a una subduzione più lenta, che può consentire alle montagne di crescere ai confini delle placche poiché la forza delle due placche che si incontrano l'una nell'altra provoca il sollevamento. A sua volta, erosione di quelle montagne dal vento, l'acqua e altre forze possono produrre più sedimenti che ritornano nella zona di subduzione e riavviano il ciclo aumentando la velocità di subduzione.
"I meccanismi di feedback servono a regolare le velocità di subduzione in modo tale da non "scappare" con velocità estremamente elevate, " ha detto Behr.
Il nuovo modello di Behr e Becker offre anche una spiegazione convincente per le variazioni riscontrate nella velocità della lastra, come la drammatica accelerazione verso nord dell'India circa 70 milioni di anni fa. Gli autori propongono che mentre l'India si muoveva attraverso mari equatoriali brulicanti di vita, un'abbondanza di roccia sedimentaria formata da materia organica depositatasi sul fondo marino ha creato un effetto lubrificante nella placca in subduzione. La marcia verso nord dell'India ha accelerato da un maestoso 5 centimetri all'anno (circa 2 pollici) a un incredibile 16 centimetri all'anno (circa 6 pollici). Con l'accelerazione del continente, la quantità di sedimenti in subduzione è diminuita e l'India ha rallentato prima di entrare in collisione con l'Asia.
Behr e Becker suggeriscono che questi meccanismi di feedback sarebbero stati molto diversi nella Terra primordiale prima della formazione dei continenti e dell'emergere della vita. Sebbene il loro modello non esamini le origini di questi meccanismi di feedback, solleva interrogativi convincenti sull'interazione tra il movimento continentale e la vita sulla Terra.
"Ciò che sta diventando chiaro è che la storia geologica della placca in arrivo è importante, " ha detto Becker, che detiene anche la Shell Distinguished Chair in Geophysics presso UT. "Dovremo studiare più in dettaglio come potrebbero funzionare questi possibili processi di feedback".
