In innumerevoli libri di testo di scienze delle scuole elementari, il mantello terrestre è un gradiente dal giallo all'arancione, uno strato nebulosamente definito tra la crosta e il nucleo.

Ai geologi, il mantello è molto di più. È una regione che vive da qualche parte tra il freddo della crosta e il calore luminoso del nucleo. È dove nasce il fondo dell'oceano e dove muoiono le placche tettoniche.

Un nuovo articolo pubblicato oggi in Geoscienze naturali dipinge un quadro ancora più intricato del mantello come un mosaico geochimicamente diverso, molto diverso dalle lave relativamente uniformi che alla fine raggiungono la superficie. Ancora più importante, una copia di questo mosaico è nascosta in profondità nella crosta. Lo studio è condotto da Sarah Lambart, assistente professore di geologia presso l'Università dello Utah, ed è finanziato dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell'Unione Europea e dalla National Science Foundation.

"Se guardi un dipinto di Jackson Pollock, hai molti colori diversi, " dice Lambart. "Quei colori rappresentano diverse componenti del mantello e le linee sono magmi prodotti da questi componenti e trasportati in superficie. tu guardi la linea gialla, non si mescolerà molto con il rosso o il nero".

Minerali primitivi

Il nostro miglior accesso al mantello si presenta sotto forma di lava che erutta sulle dorsali oceaniche. Queste creste si trovano al centro del fondo oceanico e generano nuova crosta oceanica. Campioni di questa lava mostrano che chimicamente è per lo più la stessa ovunque sul pianeta.

Ma questo è in contrasto con ciò che accade all'altra estremità del ciclo di vita della crosta. La vecchia crosta oceanica si diffonde dalle dorsali oceaniche fino a quando non viene spinta sotto un continente e sprofonda nel mantello. Cosa succede dopo non è chiaro, ma se il mantello e la vecchia crosta si sciolgono, dovrebbe esserci qualche variazione nella composizione chimica dei magmi.

Così Lambart e i suoi colleghi del Galles e dei Paesi Bassi, ha cercato di scoprire come appare il mantello prima che si alzi come lava su una dorsale oceanica. Hanno esaminato i nuclei, perforato attraverso la crosta oceanica, guardare i minerali cumulati:i primi minerali a cristallizzare quando i magmi entrano nella crosta.

"Abbiamo esaminato la parte più primitiva di questi minerali, "Lamberto dice, aggiungendo che una volta individuati i minerali primitivi, hanno analizzato solo la composizione chimica di quei primissimi minerali da formare. "Se non stai effettivamente guardando la parte più primitiva potresti perdere il segnale di questo primo fuso che è stato consegnato alla crosta. Questa è l'originalità del nostro lavoro".

Hanno analizzato i campioni centimetro per centimetro per osservare le variazioni negli isotopi di neodimio e stronzio, che possono indicare diverse chimiche del materiale del mantello che provengono da diversi tipi di roccia. "Se hai variabilità isotopica nei tuoi cumuli, ciò significa che devi avere variabilità isotopica anche nel mantello, "dice Lambert.

Quando il frullatore si accende

Questo è esattamente ciò che la squadra ha trovato. La quantità di variabilità isotopica nei cumuli era sette volte maggiore di quella nelle lave della dorsale medio-oceanica. Ciò significa che il mantello è tutt'altro che ben mescolato e che questa variabilità è preservata nei cumuli.

La probabile ragione, Lambart dice, è che rocce diverse si sciolgono a temperature diverse. La prima roccia a sciogliersi, per esempio la vecchia crosta, possono creare canali in grado di trasportare il magma fino alla crosta. La fusione di un altro tipo di roccia può fare lo stesso. Il risultato finale sono diverse reti di canali che convergono verso la dorsale oceanica ma non si mescolano, ascoltando le strisce di vernice su un dipinto di Jackson Pollock.

Per capire cosa significa questa scoperta per la geologia, immagina un frullato. No, vai più indietro e immagina la caraffa del frullatore piena di frutta, Ghiaccio, latte e altri ingredienti. È come il mantello:ingredienti discreti, tanto diversi l'uno dall'altro come una fragola è da un mirtillo. Il frullato completamente miscelato è come la lava della dorsale oceanica. È completamente misto. Ad un certo punto tra il mantello profondo e la dorsale medio-oceanica, La Terra accende il frullatore. Lambart dice che i suoi risultati mostrano che nella parte più alta del mantello, la miscelazione non è ancora avvenuta. Il frullatore, si scopre, non si accende fino a qualche parte nella crosta.

Il lavoro di Lambart aiuta lei e altri geologi a ridefinire la loro idea di come il materiale si muove attraverso il mantello verso la superficie.

"Il problema è che dobbiamo trovare un modo per modellare la terra geodinamica, compresa la tettonica a zolle, riprodurre effettivamente ciò che è registrato nella roccia oggi, "dice. "Finora manca questo collegamento."

Ora Lambart sta allestendo un nuovo laboratorio sperimentale di petrologia per studiare le condizioni affinché i magmi conservino la loro composizione chimica durante il loro viaggio attraverso il mantello e la crosta.