I sismologi usano le onde generate dai terremoti per scansionare l'interno del nostro pianeta, proprio come i medici immaginano i loro pazienti usando la tomografia medica. Le immagini della Terra ci hanno aiutato a rintracciare le profonde origini di isole vulcaniche come le Hawaii, e identificare le zone di origine dei terremoti profondi.

"Immaginate un radiologo costretto a lavorare con uno scanner CAT a cui mancano due terzi dei suoi sensori necessari, " ha detto Frederik Simons, professore di geoscienze a Princeton. "Due terzi è la frazione della Terra coperta dagli oceani e quindi priva di stazioni di registrazione sismica. Questa è la situazione affrontata dai sismologi che cercano di affinare le loro immagini dell'interno del nostro pianeta".

Circa 15 anni fa, quando era un ricercatore post-dottorato, Simons ha collaborato con Guust Nolet, ora George J. Magee Professor di Geoscienze e Ingegneria Geologica, Emerito, e hanno deciso di rimediare a questa situazione costruendo un robot sottomarino dotato di un idrofono, un microfono subacqueo in grado di captare i suoni di terremoti lontani le cui onde trasportano energia acustica negli oceani attraverso il fondo dell'oceano.

Questa settimana, Nolet, Simons e un team internazionale di ricercatori hanno pubblicato i primi risultati scientifici dei rivoluzionari galleggianti sismici, soprannominato MERMAIDs:registrazione mobile di terremoti in aree marine da parte di subacquei indipendenti.

I ricercatori, da istituzioni negli Stati Uniti, Francia, Ecuador e Cina, scoperto che i vulcani delle Galápagos sono alimentati da una sorgente 1, 200 miglia (1, 900 km) di profondità, attraverso uno stretto condotto che sta portando la roccia calda in superficie. Tali "pennacchi di mantello" furono proposti per la prima volta nel 1971 da uno dei padri della tettonica a zolle, Il geofisico di Princeton W. Jason Morgan, ma hanno resistito ai tentativi di imaging sismico dettagliato perché si trovano negli oceani, raramente vicino a stazioni sismiche.

Le SIRENE vanno alla deriva passivamente, normalmente a una profondità di 1, 500 metri, circa un miglio sotto la superficie del mare, muovendosi di 2-3 miglia al giorno. Quando si rileva un possibile terremoto in arrivo, sale in superficie, di solito entro 95 minuti, per determinare la sua posizione con il GPS e trasmettere i dati sismici.

Lasciando che i loro nove robot fluttuassero liberamente per due anni, gli scienziati hanno creato una rete artificiale di sismometri oceanici che potrebbe riempire una delle aree vuote sulla mappa geologica globale, dove altrimenti non sono disponibili informazioni sismiche.

La temperatura inaspettatamente alta che il loro modello mostra nel pennacchio del mantello delle Galapagos "suggerisce l'importante ruolo che i pennacchi svolgono nel meccanismo che consente alla Terra di mantenersi calda, " disse Nolet.

"Dal XIX secolo, quando Lord Kelvin predisse che la Terra si sarebbe raffreddata per diventare un pianeta morto entro cento milioni di anni, i geofisici hanno lottato con il mistero che la Terra ha mantenuto una temperatura abbastanza costante per oltre 4,5 miliardi di anni, " Ha spiegato Nolet. "Avrebbe potuto farlo solo se parte del calore originale dal suo accrescimento, e quello creato da allora da minerali radioattivi, potrebbe rimanere bloccato all'interno del mantello inferiore. Ma la maggior parte dei modelli della Terra prevede che il mantello dovrebbe avere una convezione vigorosa e rilasciare questo calore molto più rapidamente. Questi risultati dell'esperimento delle Galápagos indicano una spiegazione alternativa:il mantello inferiore potrebbe resistere alla convezione, e invece portano solo calore in superficie sotto forma di pennacchi di mantello come quelli che creano Galápagos e Hawaii."

Per rispondere ulteriormente alle domande sul bilancio termico della Terra e sul ruolo che i pennacchi del mantello svolgono in essa, Simons e Nolet hanno collaborato con i sismologi della Southern University of Science and Technology (SUSTech) di Shenzhen, Cina, e dalla Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC). Insieme, e con navi fornite dalla flotta di ricerca francese, sono in procinto di lanciare circa 50 SIRENE nel Pacifico meridionale per studiare la regione del pennacchio del mantello sotto l'isola di Tahiti.

"Resta sintonizzato! Ci sono molte altre scoperte a venire, " ha detto il professor Yongshun (John) Chen, un ex-alunno laureato a Princeton del 1989 che è a capo del Dipartimento di Scienze e Ingegneria dell'Oceano presso SUSTech, che sta guidando la fase successiva di ciò che loro e il loro team internazionale hanno chiamato EarthScope-Oceans.