Le Hawaii si trovano alla fine di una catena di vulcani che attraversano il fondale dell'Oceano Pacifico, ma nel mezzo di questa catena si trova una curva di 60 gradi. Per molti decenni i geologi hanno lottato per spiegare esattamente come e perché questa caratteristica si è verificata circa 50 milioni di anni fa. Un nuovo studio in Progressi scientifici guidato dal ricercatore post-dottorato Mathew Domeier insieme ai colleghi del Center for Earth Evolution and Dynamics (CEED), Università di Oslo, fa luce su questa controversia geologica di lunga data:il colpevole è stata una massiccia collisione ai margini dell'Oceano Pacifico.

Pennacchi di mantello e catene vulcaniche

C'è più di quanto sembri con le isole Hawaii dell'Oceano Pacifico. Le isole attualmente siedono sopra un cosiddetto pennacchio di mantello, o un condotto di roccia anormalmente calda che risale da migliaia di chilometri di profondità nell'interno della Terra. Questa caratteristica calda spiega perché le isole sono costellate di vulcani attivi. Ma le isole Hawaii risiedono anche sulla placca tettonica del Pacifico, che si sta muovendo attraverso la parte superiore del pennacchio del mantello, al ritmo rovente di pochi cm/anno, il che significa che in pochi milioni di anni le isole si saranno allontanate dal condotto caldo e il vulcanismo nelle isole hawaiane cesserà.

Mentre i vulcani attivi delle Hawaii muoiono in futuro, nuove isole vulcaniche appariranno altrove sulla placca del Pacifico, in particolare nei punti che sostituiscono le isole Hawaii sopra il condotto caldo. Questo processo è molto simile a quello che accadrebbe se spostassi un foglio di carta su una candela fissa:il movimento della carta verrà registrato come una scia di bruciature dal calore della candela sottostante. Le Hawaii sono attualmente sopra la "candela, "ma in futuro si sarà allontanato da esso e la candela comincerà a cantare un nuovo punto sulla carta.

Questo processo è avvenuto più e più volte nella lunga storia della Terra, e le Hawaii sono solo l'ultimo capitolo vulcanico di una storia che si estende a ritroso di almeno 80 milioni di anni. Le isole Hawaii si trovano alla fine di una catena di vulcani ormai estinti e montagne sottomarine (vulcani sommersi) che si estendono ~6, 000 km a nord-ovest attraverso il fondo della Placca del Pacifico, all'incrocio tra le isole Aleutine occidentali e la penisola di Kamchatka. Tornando alla nostra analogia con la carta e la candela, questa catena è la stessa del percorso dei segni bruciacchiati che portano all'indietro dalla posizione attuale della candela sotto la carta. Nel Pacifico, i vulcani e le montagne sottomarine che costituiscono questa catena invecchiano progressivamente a nord-ovest, come ci si aspetterebbe se la catena segnasse la lenta e progressiva deriva della Placca Pacifica sopra un pennacchio di mantello.

Ma qualcosa di curioso salta all'occhio su questa catena vulcanica sommersa nel Pacifico:non è diritta. Un nodo molto evidente divide la catena in due segmenti:un segmento per lo più a ovest (la "Catena hawaiana") e un segmento per lo più a nord (la "Catena dell'Imperatore"); il nodo in mezzo è quindi comunemente indicato come "Hawaiian-Emperor Bend". Le rocce vulcaniche campionate dalle montagne sottomarine su entrambi i lati dell'ansa sono state datate, e indicano che la curva si è sviluppata circa 47 milioni di anni fa.

Quindi cosa l'ha causato? Questa stessa domanda è stata fonte di dibattito e controversia tra i ricercatori per mezzo secolo. La spiegazione classica è che la curva ha segnato un cambiamento rapido e sostanziale nella direzione del movimento della placca del Pacifico circa 50 milioni di anni fa, ma i sostenitori di questa interpretazione hanno faticato a spiegare perché si sia verificato quel cambiamento improvviso.

1. Il team di ricerca dell'Università di Oslo ha raccolto con cura una serie di prove che suggeriscono che la placca del Pacifico ha cambiato il suo corso circa 50 milioni di anni fa perché un arcipelago che in precedenza formava l'estremità settentrionale della placca del Pacifico si è schiantato in Asia orientale in quel momento.
2. L'arcipelago comprendeva quello che è noto come un arco insulare:una catena allungata di vulcani e rocce vulcaniche formate sopra una zona di subduzione (una zona in cui il fondo marino di una placca tettonica oceanica viene spinto sotto un'altra placca tettonica e sprofonda nel mantello sottostante). Il team è stato in grado di elaborare la storia infuocata dell'arco dell'isola e la sua relazione con l'Hawaiian-Emperor Bend da tre fonti chiave di dati:
3. Rocce esotiche:I pezzi di quell'arco isolano, che ora si trovano nella penisola di Kamchatka e nelle isole giapponesi, sono geologicamente esotiche, il che significa che non hanno le stesse caratteristiche di altre rocce della stessa regione e sono state chiaramente trasportate da qualche altra parte, e rivelano specificamente che si sono formate lontano da qualsiasi grande continente (come l'Asia).
4. Rocce magnetiche:le informazioni magnetiche conservate nelle rocce ad arco insulari (acquisite dal campo magnetico terrestre quando le rocce si sono formate originariamente) possono essere utilizzate per determinare la latitudine alla quale hanno avuto origine e le informazioni magnetiche dalle rocce ad arco insulari rivelano che provenivano da più a sud di dove si trovano oggi (questo conferma anche la loro natura esotica).
5. Rocce profonde:gli archi dell'isola si sviluppano solo lungo una zona di subduzione, quindi la formazione dell'arco insulare avrebbe dovuto essere accompagnata da subduzione, e subduzione, a sua volta, è associato allo sprofondamento delle placche tettoniche oceaniche all'interno della Terra. Le reliquie delle placche oceaniche subdotte possono essere "immaginate" da onde sismiche generate da terremoti, più o meno allo stesso modo in cui le tue ossa possono essere visualizzate con i raggi X durante una scansione TC. Con tali tecniche di imaging sismico abbiamo identificato i resti di un sistema di subduzione che era precedentemente situato all'estremità settentrionale della placca pacifica, nello stesso luogo in cui si trovavano le rocce dell'arco dell'isola secondo i loro dati magnetici.

Un incidente ha causato la curva

Insieme, il geologico, indizi magnetici e sismici dal Pacifico settentrionale indicano che la subduzione e la costruzione dell'arco insulare iniziarono 80 milioni di anni fa all'estremità settentrionale della placca pacifica. Subito dopo l'inizio della subduzione, la zona di subduzione iniziò a spostarsi verso nord, trascinando con sé l'arco insulare e la Placca del Pacifico verso nord. Questa migrazione verso nord continuò da 80 a 50 milioni di anni, in quel momento la Catena dell'Imperatore fu formata dalla deriva settentrionale del Pacifico sopra il pennacchio del mantello.

Circa 50 milioni di anni fa, la migrazione settentrionale di subduzione ha portato a una colossale collisione tra l'arco insulare all'estremità settentrionale della placca del Pacifico e il confine nord-orientale dell'Asia. Questo enorme incidente ha lasciato grandi segmenti dell'ex arco insulare bloccati nel nord-est del Giappone e sulla penisola di Kamchatka, e terminò la subduzione lì.

Lo schianto e la cessazione della subduzione fermarono effettivamente il corso verso nord della Placca del Pacifico in quel momento, ed è stato questo evento che è stato responsabile del deviare improvvisamente la direzione della placca del Pacifico 50 milioni di anni fa. Quindi alla fine, era un parafango su scala continentale che ha dato al Pacifico la sua curva spettacolare, secondo il nuovo studio pubblicato su Progressi scientifici .