I punti caldi vulcanici come quelli che hanno creato le isole Hawaii sono stati a lungo considerati punti stazionari, creato da processi profondi all'interno della terra.

Utilizzando nuovi dati e analisi paleomagnetici, ricercatori Giovanni Tarduno, un professore di scienze della terra e dell'ambiente presso l'Università di Rochester; Riccardo Bono, un ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Tarduno e ora ricercatore post-dottorato presso l'Università di Liverpool; e Hans-Peter Bunge, un geofisico all'Università di Monaco, fornire prove conclusive che i punti caldi non sono fissi ma si muovono. La ricerca, pubblicato su Nature Communications, risolve un grande dibattito sull'origine della struttura su larga scala della superficie terrestre e dell'interno profondo.

Cosa sono i punti caldi?

La litosfera terrestre è il guscio più esterno del nostro pianeta, composto da sette pezzi principali del puzzle noti come placche tettoniche. Mentre oggi ciascuna delle placche tettoniche comprende approssimativamente uno dei sette continenti e l'Oceano Pacifico, gli scienziati credono che i pezzi un tempo si unissero per formare supercontinenti. L'ultimo supercontinente della Terra, Pangea, cominciò a rompersi circa 175 milioni di anni fa. Gran parte dell'attività sismica terrestre, compresi terremoti e vulcani, avviene ai confini delle placche tettoniche.

Ma ci sono altre regioni della terra caratterizzate da attività vulcanica, indipendente dai confini delle placche. I ricercatori si riferiscono a queste aree come punti caldi. Si pensa che i punti caldi si sviluppino al di sopra di risalite anormalmente calde di magma nel mantello terrestre chiamate pennacchi di mantello. Sebbene i ricercatori non possano viaggiare nel mantello per osservare questi processi, sono in grado di dedurre punti caldi a causa del vulcanismo che si sviluppa quando il magma spinge attraverso la litosfera. I punti caldi più attivi includono quelli sotto Yellowstone, le isole Galapagos, Islanda, e Hawaii.

Hot spot fissi e in movimento

La teoria della tettonica a zolle è stata ampiamente accettata negli anni '60, ma, dice Tarduno, "decifrare il movimento passato delle placche tettoniche della Terra e collegare questi movimenti a processi più profondi all'interno della terra è una sfida continua nelle geoscienze".

Per decenni dopo la rivoluzione della tettonica a zolle, i ricercatori pensavano che i punti caldi fossero risolti, fornendo un quadro di riferimento per misurare il movimento delle placche terrestri.

Un'illustrazione iconica di questa idea è stata la curva di 60 gradi nella catena di isole che compongono le Hawaii. I ricercatori credevano che le isole Hawaii fossero state create tramite un processo simile a una catena di montaggio:un'isola si sarebbe formata su un punto caldo, il movimento del piatto sposterebbe l'isola fuori dal punto caldo, e il punto caldo rimarrebbe al suo posto e genererebbe una nuova isola.

Nel 2001, Tarduno e i suoi colleghi hanno raccolto campioni di rocce e sedimenti tramite perforazioni oceaniche scientifiche nelle montagne sottomarine dell'Imperatore delle Hawaii, sottomarine, vulcani spenti nell'Oceano Pacifico. Studiando il magnetismo bloccato negli antichi campioni, un campo noto come paleomagnetismo, i ricercatori hanno determinato che il punto caldo sotto le Hawaii non era fisso ma si era spostato. Ciò dipinse un'immagine più coerente con un mantello attivamente convettivo e costantemente agitato.

Nonostante questa evidenza, però, la polemica sulla fissità dei punti caldi è continuata.

Grandi regioni di punti caldi

Il dibattito si è intensificato quando i ricercatori hanno riconosciuto che molti punti caldi erano radicati in una delle due grandi regioni al di sopra del confine del mantello centrale:una regione sotto l'Africa e l'altra sotto il Pacifico. La ricerca dei sismologi ha indicato che si trattava di regioni, note come grandi province a bassa velocità di taglio (LLSVP), dove le onde sismiche viaggiano lentamente. La bassa velocità significava che le regioni erano insolitamente calde o chimicamente diverse dalla roccia circostante.

Alcuni scienziati ritengono che gli LLSVP siano reliquie della subduzione delle placche, dove un piatto si muove verso il basso nel mantello sotto un altro luogo, suggerendo che gli LLSVP sono in costante movimento. Altri scienziati ritengono che gli LLSVP siano stazionari e formati da una formazione primordiale, risalenti ai primi processi che hanno modellato il pianeta.

Le nuove analisi condotte da Tarduno e dal suo team, compresa la modellazione, geochimica, e paleomagnetismo, suggeriscono che gli LLSVP sono in movimento, reliquie della subduzione che ha avuto luogo dalla disgregazione di Pangea.

"I LLSVP sono chiaramente antichi, maggiore di 100 milioni di anni, ma alcuni ricercatori hanno affermato che sono anche fissi e quindi possono essere usati come sistema di riferimento per il movimento delle placche, " Dice Tarduno. "Le nuove analisi suggeriscono che gli LLSVP possono attrarre i pennacchi del mantello fino a quando gli LLSVP e i pennacchi del mantello si fondono".

I ricercatori hanno anche scoperto che gli LLSVP possono subire un movimento su larga scala paragonabile in velocità al movimento delle placche tettoniche. Ciò fornisce ancora più prove che è stato il movimento dei punti caldi, e non la loro fissità, a causare la curva nelle isole Hawaii.