Mappando il calore che fuoriesce da sotto la calotta glaciale della Groenlandia, uno scienziato della NASA ha affinato la nostra comprensione delle dinamiche che dominano e modellano i pianeti terrestri.

Dott.ssa Yasmina M. Martos, uno scienziato planetario presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, campo magnetico disponibile pubblicamente estratto, gravità e altre informazioni geologiche per indizi sulla quantità e la distribuzione del calore sotto la porzione del continente nordamericano che è la Groenlandia.

La sua mappa termica risultante ha esposto una traccia termica sotto la Groenlandia che registra il movimento di un continente attraverso la storia della Terra.

Si pensa che la Groenlandia si sia mossa lentamente su un pennacchio di mantello, una fonte di grande calore, che ha lasciato una cicatrice diagonale di caldo, roccia densa sotto la superficie mentre la placca tettonica si spostava. La Groenlandia si è spostata da una latitudine più meridionale verso l'Artico per oltre 100 milioni di anni, un periodo in cui il supercontinente Pangea si stava frantumando nei continenti alla deriva di oggi. Infine, si pensa che il pennacchio abbia formato l'Islanda sopra la superficie dell'oceano attraverso innumerevoli eruzioni vulcaniche, una traccia visibile dell'esistenza del pennacchio, in contrasto con la cicatrice nascosta della Groenlandia.

"Non credo che ci sia nessun altro posto sulla Terra in cui una storia di pennacchi sia stata registrata da un pezzo di continente che non ne sia stato influenzato in superficie, " disse Martos. "Ma è lì, così possiamo usare il calore termico per capire la storia della regione".

Tracciare queste geodinamiche dei pianeti aiuta gli scienziati a capire la loro evoluzione. Ma più immediatamente, le informazioni sul calore alimentano i modelli di cambiamento del livello del mare sulla Terra aiutando gli scienziati a prevedere il comportamento del ghiaccio. Ciò è particolarmente importante per la superficie del terreno che, nel caso della Groenlandia, è sepolto sotto chilometri di ghiaccio e quindi è difficile da raggiungere. Più dell'80% della Groenlandia è coperto da ghiaccio.

dove c'è calore, potrebbe esserci un pennacchio

In un 1 agosto Lettere di ricerca geofisica carta, Martos e il suo team hanno mappato il flusso di calore geotermico, o tasso di fuga di calore, in Groenlandia. I loro modelli, sorprendentemente, ha mostrato variazioni regionali, più un percorso di calore lungo un percorso peculiare da nord-ovest a sud-est dell'isola.

"Ci aspetteremmo che la Groenlandia abbia un segnale più uniforme del flusso di calore geotermico al suo interno, ma non è così, " disse Marto, l'autore principale della carta.

Altri autori includono Tom A. Jordan e David G. Vaughan del British Antarctic Survey; Manuel Catalán dell'Istituto Reale e Osservatorio della Marina Spagnola; Thomas M. Jordan della Stanford University e dell'Università di Bristol, e Jonathan L. Bamber, anche dall'Università di Bristol.

Il team suggerisce che la cicatrice sia stata creata come placca tettonica, che comprende la Groenlandia, si è mosso attraverso i millenni su un pennacchio di mantello che è attivo al di sotto della litosfera. La litosfera è lo strato esterno della Terra; comprende la crosta e la parte superiore del mantello. Questo pennacchio è un canale di roccia calda che inizia a centinaia di chilometri sotto la superficie. Sale attraverso il mantello e raggiunge il fondo della litosfera. Il calore viene quindi trasportato attraverso la litosfera e ne altera la composizione chimica, che addensa la crosta.

Poiché la regione nord-occidentale della Groenlandia si è spostata prima dal pennacchio, nei modelli di Martos sembra essere significativamente più fresca rispetto al sud-est. Anche se la regione meridionale si sta lentamente raffreddando.

"La cosa bella è che il caldo si registra lì adesso, ma probabilmente tra cento milioni di anni non lo vedremo più, " ha detto Marti.

Un pennacchio simile ha formato le isole Hawaii e attualmente sta alimentando le eruzioni del vulcano K?lauea. La catena hawaiana di isole e montagne sottomarine che sono state create quando la placca del Pacifico si è spostata sul pennacchio nel mezzo dell'Oceano Pacifico è una rappresentazione visibile del tipo di cicatrice che Martos ha trovato sotto la Groenlandia.

Il calore sotto la superficie terrestre

I pennacchi sono uno dei numerosi fenomeni di trasporto di calore geotermico sulla Terra; il loro numero è incerto, ma gli scienziati pensano che potrebbero essercene fino a 20. Altrimenti, il pianeta interno viene riscaldato uniformemente da elementi radioattivi in ​​decadimento negli strati superiori della Terra. C'è anche il calore primordiale rimasto dalla formazione del nostro pianeta 4,5 miliardi di anni fa, e dai meteoriti che l'hanno colpita. Il team ha considerato queste fonti di calore, Martos ha detto, ma hanno escluso il loro ruolo nella produzione della cicatrice perché avrebbero formato un modello di calore uniforme in tutta la Groenlandia.

Un altro fattore che può aumentare il calore in un luogo specifico è l'attività tettonica. Questa attività include il rifting o la rottura delle placche continentali, che crea spazio per far ribollire il mantello più caldo in superficie ed eruzioni vulcaniche. Ma anche questi fenomeni non quadravano con i risultati del team, disse Marto, dato che la Groenlandia è un cratone, o un antico pezzo di continente senza grandi eventi tettonici registrati lì.

Misurare il calore senza toccare la superficie

Poiché la Groenlandia è ricoperta da una calotta glaciale spessa fino a 3 chilometri al centro, ottenere campioni fisici dal terreno sotto il ghiaccio è difficile quasi quanto ottenerli dalla Luna. I dati telerilevati offrono praticamente l'unica finestra sulle dinamiche del sottosuolo della Groenlandia.

Il team di Martos ha deciso di esaminare le informazioni sul campo magnetico raccolte dai magnetometri, strumenti pilotati da aeroplani che misurano la forza del campo magnetico terrestre. I dati hanno rivelato anomalie nel magnetismo delle rocce sotto la Groenlandia.

Il magnetismo è legato alla temperatura, così le rocce riscaldate a determinate temperature perdono il loro magnetismo. Questo accade tipicamente nelle profondità della Terra. Poiché la magnetite è il minerale magnetico più abbondante nella parte inferiore della crosta, i ricercatori hanno studiato esclusivamente quel minerale. La magnetite perde le sue proprietà ferromagnetiche, o magnetismo, quando riscaldato a 1, 076 gradi Fahrenheit (580 gradi Celsius), un punto noto come temperatura di Curie. La contabilizzazione dell'effetto di questa temperatura sulla magnetite ha permesso al team di trovare la base del magnetismo nella crosta della Groenlandia. Da li, hanno osservato le variazioni di profondità della posizione della temperatura di Curie per la magnetite per mappare il calore rilasciato in tutta l'isola.

Lungo il percorso del pennacchio, il team ha scoperto che la temperatura di Curie si è verificata più vicino alla superficie. Ciò offriva la prova che il pennacchio aveva riscaldato il fondo della litosfera, e che il caldo era ancora lì.

Il team ha anche utilizzato i dati sulla gravità per modellare le caratteristiche della litosfera e confermare l'effetto del pennacchio sullo spessore crostale.

Nella parte centrale dell'isola, il team ha stimato valori di flusso di calore geotermico intorno ai 60-70 milliwatt per metro quadrato, o fino al 50 percento in più rispetto al calore che fuoriesce dalle parti dell'isola non interessate dal pennacchio. Questa è una piccola quantità; una lampadina da 100 watt, a confronto, genera tre ordini di grandezza o 1, 000 volte:più calore.

Ancora, hanno detto Martos e i suoi coautori, il calore che hanno trovato può sciogliere il ghiaccio alla base della calotta glaciale della Groenlandia. Non è così, però, contribuire allo scioglimento accelerato dei ghiacciai della Groenlandia. Poiché il calore geotermico diminuisce in periodi di tempo così enormi, decine di milioni di anni, probabilmente non c'è stato alcun cambiamento nel flusso di calore da quando il ghiaccio si è completamente formato in Groenlandia circa 3 milioni di anni fa.

Gli strumenti di modellazione di Martos aiuteranno gli scienziati a comprendere meglio l'effetto del calore sotto la superficie su cose come la fusione o la rottura alla base delle calotte glaciali e dei ghiacciai sulla Terra. Li aiuterà anche a studiare luoghi remoti sulla Terra e altri corpi rocciosi nel nostro sistema solare.

Martos ha iniziato questa ricerca mentre era borsista Marie Curie dell'Unione Europea presso il British Antarctic Survey.