Antica, distinto, regioni di rocce di dimensioni continentali, isolato da prima della collisione che ha creato la Luna 4,5 miliardi di anni fa, esistono centinaia di miglia al di sotto della crosta terrestre, offrendo una finestra sui mattoni del nostro pianeta, secondo nuove ricerche.

Il nuovo studio sulla rivista AGU Geochimica, Geofisica, geosistemi ha utilizzato modelli per tracciare la posizione e l'origine dei campioni di roccia vulcanica trovati in tutto il mondo fino a due continenti solidi nel mantello profondo. La nuova ricerca suggerisce che le specifiche regioni rocciose giganti esistono da 4,5 miliardi di anni, dall'inizio della Terra.

In precedenza, gli scienziati hanno teorizzato che i continenti separati nel mantello profondo provenissero da placche oceaniche subdotte. Ma il nuovo studio indica che queste regioni distinte potrebbero essere state formate da un antico oceano di magma che si è solidificato durante l'inizio della formazione della Terra e potrebbe essere sopravvissuto al massiccio impatto che ha creato la Luna.

Determinare l'origine delle masse rivela maggiori dettagli sulla loro evoluzione e composizione, così come indizi sulla storia primordiale della Terra nel primo Sistema Solare, secondo gli autori dello studio.

È incredibile che queste regioni siano sopravvissute relativamente intatte alla maggior parte della storia vulcanica della Terra, disse Curtis Williams, un geologo dell'Università della California, Davis, a Davis, California e autore principale dello studio.

guardando dentro

Il mantello è uno strato di roccia, allungamento 2, 900 chilometri (1, 802 miglia) giù all'interno della Terra. la terra è fusa, liquido, nucleo metallico giace sotto il mantello. Il confine nucleo-mantello è dove il mantello solido incontra il nucleo liquido metallico.

Gli scienziati sapevano da precedenti studi di imaging sismico che esistevano due singoli corpi rocciosi vicino al confine nucleo-mantello. Un corpo di roccia solida è sotto l'Africa e l'altro è sotto l'Oceano Pacifico.

Onde sismiche, le vibrazioni prodotte dai terremoti, si muovono in modo diverso attraverso queste masse rispetto al resto del mantello, suggerendo che hanno proprietà fisiche distinte dal mantello circostante. Ma i geologi non sono stati in grado di determinare se le onde sismiche si sono mosse in modo diverso attraverso i continenti nucleo-mantello a causa delle differenze nella loro temperatura, composizione minerale o densità, o una combinazione di queste proprietà. Ciò significava che potevano solo ipotizzare l'origine e la storia delle masse rocciose separate.

"Avevamo tutte queste misurazioni geochimiche dalla superficie terrestre, ma non sapevamo come mettere in relazione queste misurazioni geochimiche con le regioni dell'interno della Terra. Avevamo tutte queste immagini geofisiche dell'interno della Terra, ma non sapevamo come metterlo in relazione con la geochimica sulla superficie terrestre, " ha detto Williams.

Materiale primitivo e pennacchi

Williams ei suoi colleghi volevano determinare l'origine e l'evoluzione delle masse distinte per saperne di più sulla composizione e sul passato della Terra. Per fare questo, dovevano essere in grado di identificare i campioni sulla superficie terrestre con concentrazioni più elevate di materiale primitivo e quindi risalire alle origini di quei campioni.

Gli scienziati spesso prelevano campioni di roccia da regioni vulcaniche come le Hawaii e l'Islanda, dove pennacchi profondi del mantello, o colonne di roccia caldissima, salgono dalle aree vicine al nucleo, si sciolgono nel mantello superficiale ed emergono lontano dalle faglie tettoniche. Questi campioni sono fatti di roccia ignea creata dal raffreddamento della lava. Gli autori dello studio hanno utilizzato un database esistente di campioni e hanno anche raccolto nuovi campioni da aree vulcanicamente attive come le isole Balleny in Antartide.

I geologi possono misurare isotopi specifici nelle rocce ignee per saperne di più sull'origine e l'evoluzione della Terra. Alcuni isotopi, come Elio-3, sono primordiali, il che significa che sono stati creati durante il Big Bang. Le rocce più vicine alla crosta terrestre hanno meno isotopi rispetto alle rocce più profonde nel sottosuolo che non sono mai state esposte all'aria. Si pensa che i campioni con più elio-3 provengano da rocce più primitive nel mantello.

I ricercatori hanno scoperto che alcuni dei campioni che hanno studiato avevano più elio-3, indicando che potrebbero provenire da rocce primitive nelle profondità del mantello terrestre.

I ricercatori hanno quindi utilizzato un nuovo modello per tracciare come questi campioni primitivi avrebbero potuto raggiungere la superficie terrestre dal mantello. I modelli geologici assumono che i pennacchi salgano verticalmente dalle profondità del mantello fino alla superficie terrestre. Ma i pennacchi possono andare fuori rotta, deviato, a causa di vari motivi. Il nuovo modello ha tenuto conto di questa deflessione del pennacchio, consentendo agli autori dello studio di risalire ai campioni fino alle due masse giganti vicino al confine nucleo-mantello.

La combinazione delle informazioni sugli isotopi e del nuovo modello ha permesso ai ricercatori di determinare la composizione delle due masse giganti e di teorizzare come potrebbero essersi formate.

Comprendere la composizione di specifici ammassi rocciosi vicino al confine del nucleo-mantello aiuta i geologi a concettualizzare gli antichi processi di modellazione della Terra che hanno portato al mantello moderno, secondo gli autori dello studio.

"È una struttura più solida per cercare di rispondere a queste domande in termini di non fare queste ipotesi di materiale che sale verticalmente, ma piuttosto di tenere conto di quanta deflessione hanno visto questi pennacchi, " ha detto Williams.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.