Pensiamo agli oceani come stabili e permanenti. Però, si muovono più o meno alla stessa velocità con cui crescono le unghie. Geoscienziati al CEED, L'Università di Oslo ha trovato un nuovo modo per mappare gli antichi oceani della Terra.

La superficie della Terra è in continuo movimento. Si forma nuova crosta sulle dorsali oceaniche, come la dorsale medio-atlantica, e la crosta più vecchia viene distrutta.

Se torniamo indietro nel tempo di milioni di anni, gli oceani ei continenti del pianeta Terra erano molto diversi. Gli oceani che una volta esistevano sono ora sepolti nelle profondità dell'interno della Terra, nel mantello.

La tomografia sismica utilizza i terremoti per visualizzare l'interno della Terra fino a circa 2, 800 chilometri. I modelli basati su questa tecnica vengono utilizzati per mostrare come poteva apparire la superficie del nostro pianeta fino a 200 milioni di anni fa.

Semplice e potente

Grace Shephard presso il Centro per l'evoluzione e la dinamica della Terra (CEED), L'Università di Oslo ha trovato un semplice, ma potente per combinare immagini da modelli di tomografia sismica alternativi.

Ha scelto di trasferirsi in Norvegia per molte ragioni. Uno di questi era la vicinanza del paese all'Artico, una regione in cui si sa relativamente poco sulla subduzione, eruzioni vulcaniche e tettonica a zolle molto indietro nel tempo.

In un nuovo studio pubblicato su nature.com, Shephard e colleghi Mathew Domeier (CEED), Kara Matteo, e Kasra Hosseini (entrambe dell'Università di Oxford) rivelano un nuovo modo di mostrare modelli dell'evoluzione dell'interno della Terra.

"Ci sono molti modi diversi di creare tali modelli, e possono essere utilizzati molti input di dati diversi, " spiega Grace Shephard, che è stata ricercatrice post-dottorato presso la CEED da quando ha conseguito il dottorato di ricerca. all'Università di Sydney quattro anni fa.

"Volevamo un modo rapido e semplice per vedere quali caratteristiche sono comuni a tutti i modelli. Confrontando fino a 14 modelli diversi, ad esempio, possiamo visualizzare dove concordano e quindi identificare quelle che chiamiamo le anomalie più robuste".

Ciò fornisce informazioni più accurate e più facilmente disponibili sui movimenti dei bacini oceanici e sui contenuti indietro nel tempo e sull'interazione tra la crosta terrestre e il mantello.

Ricostruire continenti e oceani

I modelli tomografici sono utilizzati per ricostruire i movimenti dei continenti e degli oceani. Il modo nuovo e aperto di visualizzare i modelli toglie parte del processo decisionale agli scienziati che studiano le dinamiche della Terra.

"Con questo strumento, i geologi possono scegliere quali modelli utilizzare, quanto in profondità nel mantello andare, e alcuni altri parametri, " spiega Shephard. "Così, possono ingrandire la loro area di interesse. Però, dobbiamo ricordare che le mappe sono valide solo quanto i modelli tomografici su cui sono costruite."

Grace Shephard e colleghi hanno anche studiato se c'è più accordo tra i vari modelli di tomografia a certe profondità del mantello. Hanno fatto scoperte che suggeriscono che più paleofondo si possono trovare a circa 1, 000 – 1, 400 km sotto la superficie che ad altre profondità.

"Se queste profondità vengono tradotte nel tempo - e presupponiamo che il fondale marino sprofondi nel mantello a una velocità di 1 centimetro all'anno - potrebbe significare che c'è stato un periodo di circa 100-140 milioni di anni fa che ha subito una maggiore distruzione dell'oceano. Tuttavia, , potrebbe anche identificare una regione controversa della Terra più viscosa, o 'appiccicoso, ' e fa accumulare caratteristiche affondanti, un po' come un ingorgo. Questi risultati, e le ragioni dietro, contengono informazioni critiche sull'evoluzione superficiale e interna del nostro pianeta, " spiega Shephard.

Per comprendere l'evoluzione della Terra, è essenziale studiare le zone di subduzione. Le placche tettoniche degli oceani vengono subdotte sotto le placche continentali, o sotto altre placche oceaniche. Gli esempi includono l'Oceano Pacifico che si muove sotto il Giappone, e subduzioni all'interno della regione mediterranea. I modelli di ricostruzione delle lastre generalmente concordano sul fatto che circa 130 milioni di anni fa, c'era un picco nella quantità di subduzione che stava accadendo. Quindi le mappe di Shephard e colleghi potrebbero fornire prove indipendenti per questo evento.

Invertire l'evoluzione

Grace Shephard ci mostra animazioni al computer che invertono questi processi evolutivi. Riporta in superficie gli oceani che sono stati sepolti nelle profondità del mantello per milioni di anni. Può sembrare un gioco, ma illustra un punto importante:

"Studiare questi processi in modi nuovi apre nuove domande. Questo è qualcosa che accogliamo favorevolmente, perché abbiamo bisogno di scoprire quali domande porre e su cosa focalizzarci per comprendere lo sviluppo della Terra. Dobbiamo sempre tenere a mente cos'è un'osservazione e cos'è un modello. I modelli devono essere testati rispetto alle osservazioni, per far posto a modelli nuovi e migliorati. È una procedura iterativa."

Domande e risposte

Perché i modelli dell'interno della Terra sono importanti?

È un modo fondamentale per capire di più sul nostro pianeta, la configurazione dei continenti e degli oceani, cambiamento climatico, costruzione di montagna, l'ubicazione di risorse preziose, biologia, ecc. Linee di prova nel passato possono essere cruciali per comprendere cosa accadrà in futuro, ed è fondamentale per l'interazione tra la società e l'ambiente naturale.

Sulla base di questi modelli, puoi prevedere come sarà la Terra tra 1 milione di anni?

Se guardi la Terra dallo spazio, la distribuzione dei continenti e degli oceani sarà quindi più o meno la stessa, anche se la vita, il clima e il livello del mare potrebbero essere cambiati drasticamente. Se andiamo ancora più avanti, diciamo 10 o 100 milioni di anni, è molto difficile dire come gli oceani possano aprirsi e chiudersi, ma abbiamo alcuni indizi. Alcune persone pensano che l'Atlantico si chiuderà, e altri pensano che l'Oceano Artico o l'Oceano Indiano si chiuderanno. Possiamo seguire le regole del passato quando guardiamo al futuro, ma questo compito tiene molto occupati i geologi.

Saremo in grado di prevedere i terremoti?

Questo è il Santo Graal della nostra comunità. Comprendere come funziona la nostra Terra su tutte le scale ci avvicina a questo compito. Ci sono così tante domande a cui rispondere. Abbiamo ancora bisogno di capire molto di più sulla nostra Terra attuale e sulla nostra Terra passata. Ad esempio, i nostri attuali modelli di tettonica a placche possono riportarci con sicurezza a 200 milioni di anni fa. Ho un collega che guarda al passato indietro di 1 miliardo di anni. Fare quello, abbiamo bisogno di imparare molto di più sulla superficie e sul mantello profondo.

Per me, essere un geoscienziato è come lavorare in un paese delle meraviglie. Sono in grado di utilizzare molti strumenti diversi e osservare scale temporali diverse. Questo è ciò che mi piace davvero fare. E mi piace l'approccio interdisciplinare. Lavoro con colleghi e collaboratori di tutto il mondo. Questo è il motivo per cui dobbiamo rendere i nostri modelli disponibili pubblicamente.