I ricercatori della Curtin University suggeriscono che esiste una relazione "uovo e gallina" tra i superpennacchi situati nel mantello terrestre e i supercontinenti situati in superficie, aggiungendo le loro scoperte a una comunità scientifica divisa su ciò che sta accadendo nelle profondità della superficie del pianeta.

Pubblicato in Comunicazioni sulla natura e Geologia , ricercatori dell'Earth Dynamics Group di Curtin hanno analizzato l'abbondanza di nichel, cromo e ferro in oltre 40, 000 campioni di rocce basaltiche prelevati dai continenti della Terra e dal fondo oceanico, con il campione più antico di circa tre miliardi di anni.

John Curtin Distinguished Professor e Australian Laureate Fellow Professor Zheng-Xiang Li, dalla Scuola di Scienze della Terra e Planetarie di Curtin, ha affermato che i risultati derivati ​​dai due documenti di ricerca aggiungerebbero più peso a un lato del dibattito in corso sul superplume in corso all'interno della comunità scientifica.

"Quasi 3, 000 km sotto la superficie terrestre, appena sopra il confine tra il nucleo esterno liquido della Terra e lo strato di mantello solido, ci sono due giganteschi, piccante, densi cumuli di rocce, ognuno è alto centinaia di chilometri e ha un diametro di migliaia di chilometri. Queste montagne sono conosciute come Province Large Low Shear Velocity (LLSVP), o superpennacchi, " ha detto il professor Li.

"I ricercatori non sono sicuri che i superpennacchi abbiano qualcosa a che fare con l'attività sulla superficie terrestre, e la comunità scientifica è divisa su questo argomento. Alcuni credono che i superpennacchi siano rimasti lì immutati per più di due miliardi di anni, forse fin dai primissimi giorni della storia della Terra, mentre altri propongono che non sia così.

"La nostra ricerca riporta nuove prove a sostegno di quest'ultimo:i superpennacchi si formano e si disintegrano in modo ciclico, simile a quello che fanno le placche tettoniche sulla superficie terrestre. E interessante, la nostra ricerca mostra che questa attività è quasi esattamente sincronizzata con un ciclo supercontinentale lungo da 500 a 700 milioni di anni".

Per completare la loro ricerca, il team ha esaminato la variazione temporale della composizione chimica di circa 40, 000 rocce derivate dal mantello, eruttato dai continenti e dal fondo oceanico negli ultimi tre miliardi di anni.

"Abbiamo dimostrato che il magnesio, nichel e cromo nelle rocce basaltiche del mantello possono essere usati come un tipo di strumento per le impronte digitali per tracciare l'attività del pennacchio del mantello attraverso la storia della Terra, e potremmo vedere una correlazione diretta tra l'attività del superpennacchio e il ciclo del supercontinente, " ha detto il professor Li.

"I pennacchi del mantello sono rocce anormalmente calde per lo più sollevate dai LLSVP e dal mantello profondo adiacente alla superficie terrestre.

"Le nostre scoperte mostrano che il ciclo del supercontinente porta al ciclo del pennacchio e del superpennacchio, ma allo stesso tempo, i superpennacchi causano la rottura dei supercontinenti. Quindi sembra che le placche tettoniche e i superpennacchi abbiano una sorta di relazione tra gallina e uovo, ma le lastre sembrano avere un leggero vantaggio nel processo.

"Abbiamo anche scoperto un consistente improvviso calo del magnesio, cromo e nichel in campioni che avevano circa tre miliardi di anni, indicando un brusco calo della temperatura del mantello in quel momento, che interpretiamo per riflettere l'inizio dell'attività tettonica globale delle placche".

Nel Geologia carta, il team presenta il primo database Oceanic Large Igneous Provinces, che contiene dati da lave del pennacchio del mantello oceanico raramente conservate in antiche catene montuose.

Utilizzando questo database unico, il team è stato in grado di ricostruire e confrontare la registrazione dell'attività del pennacchio del mantello sia nel regno continentale che in quello oceanico negli ultimi miliardi di anni, che abbraccia i due cicli supercontinentali di Pangea e Rodinia.

"Queste analisi statistiche indicano ciclicità simili tra l'attività dei pennacchi conservata nei continenti e quella nel regno oceanico, entrambi mostrano un'attività periodica di circa 500 milioni di anni che è paragonabile al ciclo del supercontinente, " ha detto il professor Li.

"I nostri due documenti recenti aprono la strada per affrontare la questione della "forza trainante della tettonica a zolle" da nuove direzioni, e nuove scoperte nel prossimo decennio o due potrebbero consentire agli scienziati di rispondere in modo più preciso a questa domanda".

Il documento di ricerca "L'impronta geochimica globale dell'intensità del pennacchio suggerisce l'accoppiamento con il ciclo del supercontinente, " guidato dal dottor Hamed Gamal El Dien, dottorando della Curtin University, con il finanziamento di una borsa di studio dell'Australian Research Council, è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

Il documento di ricerca "Eventi di pennacchio di mantello supercontinente accoppiati evidenziati dal record di pennacchi oceanici, " guidato dal dottor Luc Doucet, ricercatore della Curtin University, in collaborazione con ricercatori canadesi, Russia, Germania, Egitto e Cina, è stato pubblicato in Geologia .