Immagini della soluzione numerica nel momento in cui un supercontinente (a sinistra, in grigio violaceo) comincia a sfaldarsi. Nell'immagine a sinistra, il pianeta immaginario modellato assomiglia molto alla Terra:la sua superficie e il suo mantello si muovono spontaneamente, a velocità prossime a quelle osservate sulla Terra. La distribuzione dei piatti (alcuni dei quali di grandi dimensioni, mentre molti sono piccoli) è anche simile, così come la topografia:le tonalità rosse rappresentano le regioni poco profonde dell'oceano (creste), mentre il blu indica il fondale profondo. Le aree blu più profonde corrispondono a fosse di subduzione (dove una placca sta affondando nel mantello). I continenti sono mostrati in bianco traslucido (e quindi appaiono grigio violaceo). L'immagine a destra mostra correnti calde (pennacchi) che salgono dal fondo del mantello. Credito:Nicolas Coltice
Le placche tettoniche si muovono a causa del movimento nel mantello terrestre, oppure il mantello è mosso dal movimento delle placche? O potrebbe essere che questa domanda sia mal posta? Questo è il punto di vista adottato dagli scienziati dell'École Normale Supérieure-PSL, il CNRS e l'Università di Roma 3, che considerano le placche e il mantello come appartenenti ad un unico sistema. Secondo le loro simulazioni, pubblicato in Progressi scientifici il 30 ottobre, 2019, è principalmente la superficie che guida il mantello, sebbene l'equilibrio dinamico tra i due cambi durante i cicli dei supercontinenti.
Quali forze guidano le placche tettoniche? Questa è rimasta una questione aperta sin dall'avvento della teoria della tettonica a zolle 50 anni fa. I bordi freddi delle placche che affondano lentamente nel mantello terrestre nelle zone di subduzione causano il movimento osservato sulla superficie terrestre? O in alternativa, fa il mantello, con le sue correnti convettive, guidare i piatti? Per i geologi, questo è un po' come il problema della gallina e dell'uovo:il mantello apparentemente fa muovere le placche, mentre a loro volta guidano il mantello...
Per far luce sulle forze all'opera, scienziati del Laboratorio di Geologia dell'École Normale Supérieure (CNRS/ENS—PSL), l'Istituto di Scienze della Terra (CNRS/Università Grenoble Alpes e Savoie Mont Blanc/IRD/Ifsttar) e l'Università di Roma 3 hanno trattato la Terra solida come un unico sistema indivisibile e hanno effettuato la modellazione più completa fino ad oggi dell'evoluzione di un immaginario pianeta molto simile alla Terra. Gli scienziati hanno prima dovuto trovare i parametri appropriati, e poi passare circa nove mesi a risolvere una serie di equazioni con un supercomputer, ricostruire l'evoluzione del pianeta in un periodo di 1,5 miliardi di anni.
Utilizzando questo modello, il team ha mostrato che due terzi della superficie terrestre si muove più velocemente del mantello sottostante, in altre parole è la superficie che trascina l'interno, mentre i ruoli si invertono per il restante terzo. Questo equilibrio di forze cambia nel tempo geologico, soprattutto per i continenti. Questi ultimi sono principalmente trascinati dal movimento profondo all'interno del mantello durante le fasi di costruzione di un supercontinente, come nella collisione in corso tra India e Asia:in questi casi, il moto osservato in superficie può fornire informazioni sulla dinamica del mantello profondo. Al contrario, quando un supercontinente si rompe, il moto è principalmente guidato da quello delle placche che affondano nel mantello.
Il calcolo contiene una ricchezza di dati che rimane in gran parte non sfruttata. I dati ottenuti potrebbero aiutarci a capire come si formano e scompaiono le dorsali medio-oceaniche, come si innesca la subduzione, o cosa determina la posizione dei pennacchi che causano vaste effusioni vulcaniche.
