I pennacchi di mantello sono ipotetici colonne di roccia calda che si alzano dal mantello terrestre, ritenute responsabili di hotspot vulcanici e grandi province ignee. Mentre la loro esistenza è ancora discussa, diverse linee di evidenza suggeriscono la loro presenza:
1. Vulcanismo hotspot:
* Distribuzione spaziale: Gli hotspot si trovano in aree lontane dai confini della piastra, spesso in catene lineari con progressione dell'età, indicando il movimento della piastra su un pennacchio stazionario. Questo si vede nella catena di imperatori hawaiani, nella catena Marquesas e nelle Isole Galapagos.
* Composizione chimica: Le lave di hotspot hanno spesso firme geochimiche uniche, distinte da quelle che si trovano nelle creste medio-oceani o nelle zone di subduzione, suggerendo una fonte profonda. Ciò include alte concentrazioni di elio-3, un isotopo primordiale, che indica un'origine del mantello.
* Volume di eruzioni: Gli hotspot producono spesso grandi volumi di materiale vulcanico, formando enormi vulcani di scudo o grandi province ignee, che suggeriscono una potente fonte.
2. Tomografia sismica:
* Velocità sismiche basse: Le onde sismiche viaggiano più lentamente attraverso materiale più caldo. Le immagini tomografiche mostrano zone a bassa velocità sotto gli hotspot, interpretati come pennacchi caldi e in aumento.
* Plumi larghi: Le immagini tomografiche rivelano zone ampie e a bassa velocità che si estendono dal mantello inferiore alla superficie, supportando l'ipotesi del pennacchio.
3. Modellazione geodinamica:
* Simulazioni numeriche: I modelli matematici che incorporano la convezione del mantello e le anomalie termiche possono simulare la formazione e l'ascesa di pennacchi, abbinando le caratteristiche osservate di hotspot e grandi province ignee.
* Predicting Plume Dynamics: I modelli possono prevedere la traiettoria e l'evoluzione dei pennacchi, aiutando a comprendere la loro influenza sulle caratteristiche della superficie.
4. Osservazioni geofisiche:
* Anomalie di gravità: I pennacchi caldi sono meno densi del mantello circostante, causando una diminuzione della gravità rispetto agli hotspot.
* altezza geoid: Il geoide, una misura della forma terrestre, mostra sottili rigonfiamenti sugli hotspot, indicando potenzialmente l'influenza dei pennacchi in aumento.
sfide e dibattiti:
Nonostante le prove sostanziali, l'esistenza e la natura dei pennacchi di mantello sono ancora discussi. Alcune critiche includono:
* Spiegazioni alternative: Alcuni sostengono che gli hotspot possono essere spiegati dai processi a profondità più basse all'interno del mantello, senza richiedere pennacchi.
* Risoluzione limitata: La tomografia sismica fornisce una risoluzione limitata e alcune anomalie interpretate come pennacchi potrebbero rappresentare altre strutture del mantello.
* Dibattito sull'origine del pennacchio: È in corso un dibattito sul fatto che i pennacchi provengano dal confine del mantello del nucleo o più in profondità all'interno del mantello.
Future Research:
La ricerca continua incentrata sul miglioramento dell'imaging sismico, nello sviluppo di modelli geodinamici più sofisticati e all'analisi delle firme geochimiche degli hotspot fornirà ulteriori informazioni sulla natura e l'evoluzione dei pennacchi di mantello.
In conclusione, mentre l'evidenza per i pennacchi di mantello è avvincente, il dibattito sulla loro esistenza e proprietà continua. Sono necessarie ulteriori ricerche per perfezionare la nostra comprensione di queste caratteristiche enigmatiche e il loro ruolo nel modellare la superficie terrestre.
